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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verhindern des Wassereintritts
in einen Abwasserschacht nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige
Vorrichtungen werden in der Abwasserwirtschaft verwendet und in
belüftbare
Abwasserschächte
eingesetzt.
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Kanalisationsanlagen,
insbesondere für
verunreinigte Abwässer,
sind belüftbar
ausgeführt
und besitzen daher in ihren Abwasserschächten entsprechende Lüftungsöffnungen. Über diese
Lüftungsöffnungen
findet ein ständiger
Luftaustausch zwischen den Kanalgängen und der Atmosphäre statt.
Der ständige
Luftaustausch verhindert das Aufstauen von schädigenden und geruchsbelästigenden
Gasen, wie Schwefelwasserstoff. Durch zu geringe Luftzirkulation
kann es zur Erhöhung
der Luftfeuchtigkeit im Schacht kommen, die bei Vorhandensein von Schwefelwasserstoff
durch biochemische Vorgänge zur
Schwefelsäurebildung
führt.
Schwefelsäure
wirkt stark aggressiv und korrosiv auf Beton- und Metallteile im
Schacht, die extreme Beschädigungen
im Kanalnetz hervorruft. Dieser Luftaustausch sorgt dafür, dass
den für
die Säurebildung
verantwortlichen Mikroorganismen die Lebensgrundlage eingeschränkt wird.
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Durch
diese Lüftungsöffnungen
in den Schachtabdeckungen gelangt aber auch Oberflächenwasser
in die Kanalisation und das hat Nachteile. Es gibt hydraulische
Probleme bei der Abführung des
eingedrungenen Oberflächenwassers,
insbesondere bei schweren Niederschlägen, weil weder die Kanalquerschnitte
noch die Kapazitäten
der Pump- und Klärwerke
auf die Bewältigung
großer
Wassermengen ausgelegt sind. Zudem werden heute vielfach getrennte
Kanalisationsanlagen verwendet, bei denen verunreinigtes Abwasser
getrennt von dem Oberflächenwasser
transportiert und in der Kläranlage
behandelt wird.
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Der
Be- und Entlüftung
solcher Kanalisationsanlagen einerseits und der Vermeidung des Eindringens
von Oberflächenwasser
in die Kanalisationsanlage andererseits kommt daher eine sehr große Bedeutung
zu.
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Die
WO 92/09753 stellt nun ein Einsatzteil für einen Schacht einer Kanalisationsanlage
vor, das die Lüftungsöffnungen
der Kanalabdeckungen bei starken Niederschlägen verschließt. Das
Einsatzteil wird unterhalb der Schachtabdeckung positioniert und
besteht aus einer den Schachtquerschnitt abdichtenden Wanne aus
flüssigkeitsdichtem
Material. Zur Luftzirkulation steht der Hohlraum der Wanne jedoch über mehrere,
seitlich angeordnete Luftkanäle
mit dem unterhalb der Wanne befindlichen Teil des Schachtes in Verbindung.
Jedem Luftkanal ist ein schwimmfähiges
Kugelelement zugeordnet, das von dem in der Wanne befindlichen Wasser
getragen wird und das in Abhängigkeit
vom Wasserstand den jeweiligen Luftkanal verschließt oder öffnet. Im
Boden der Wanne befindet sich eine wasserabführende Drosselbohrung, über die
in der Wanne befindliches Wasser direkt in den Abwasserschacht ablaufen
kann. Dabei ist die Drosselbohrung in ihrem Querschnitt so ausgelegt,
dass weniger Wasser abläuft,
wie nachfließendes
Oberflächenwasser
hinzukommt. Damit reguliert sich bei Niederschlägen der Wasserstand in der
Wanne und damit die Position des schwimmfähigen Kugelelementes. Bei einem
niedrigen Wasserstand sind die Luftkanäle also geöffnet und die gasige Luft kann
aus der Kanalisation austreten und bei einem hohen Wasserstand in
der Wanne sind die Lüftungskanäle verschlossen
und es kann kein Oberflächenwasser
mehr in den Abwasserschacht eindringen.
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Dieses
Einsatzteil für
einen Schacht hat aber Nachteile. So sind zunächst der fertigungstechnische Aufwand
und damit die Herstellungskosten sehr hoch, weil für jeden
Lüftungskanal
ein schwimmfähiges
Kugelelement erforderlich wird. Da in der Regel meh rere Lüftungskanale
erforderlich sind, erhöht sich
demnach auch die Anzahl der schwimmfähigen Kugelelemente, der entsprechenden
Ventilsitze und der Ventilführungen.
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Von
wesentlichem Nachteil ist aber auch, dass mit dem eindringenden
Oberflächenwasser
erhebliche Mengen an Sand und Laub in die Wanne eindringen. Diese
Verunreinigungen setzen sich zunächst
auf dem Boden der Wanne ab und verstopfen die wasserabführende Drosselbohrung.
Damit kann eindringendes Oberflächenwasser
nicht abgeführt werden
und die schwimmfähigen
Kugelelemente verschließen
die Lüftungskanäle bereits
bei sehr geringen Niederschlägen.
Damit wird die notwendige Luftzirkulation bereits zur Unzeit außer Funktion
gesetzt.
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Die
auf dem Boden der Wanne abgelagerten Verunreinigungen werden aber
auch durch das weiterhin einfallende Oberflächenwasser verwirbelt und gelangen
damit auch in den Bereich der Lüftungskanäle und der
Ventilsitze der schwimmfähigen
Kugelelemente. Damit besteht die Gefahr von Funktionsstörungen und
eines erhöhten
Verschleißes.
Funktionsstörungen
können
zum Beispiel ein ständiger
Verschluss oder eine ständige Öffnung der
Lüftungskanäle sein,
die zu einer Unterbrechung der Luftzirkulation oder zu einem ungewollten
Eintrag von Oberflächenwasser
in die Kanalanlage führen.
Der erhöhte Verschleiß verkürzt die
Lebensdauer des Einsatzteiles.
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Letztlich
ist es auch möglich,
dass soviel Sand und Laub in die Wanne eindringt, dass die schwimmfähigen Kugelelemente
in ihrer Bewegungsfreiheit blockiert werden, sodass es zum ständigen Verschluss
der Lüftungskanäle und damit
zum Funktionsausfall kommt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein gattungsmäßige Vorrichtung
zum Steuern der Luftzirkulation in einem Abwasserschacht weiter
zu entwickeln, die eine störungsfreie
Funktionsfähigkeit
garantiert und die einen geringen Herstellungsaufwand erfordert.
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Diese
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
gelöst.
Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis
8.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Steuern der Luftzirkulation in einem Abwasserschacht beseitigt
die genannten Nachteile des Standes der Technik.
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Dabei
ist von besonderem Vorteil, dass für alle seitlichen Luftöffnungen
der Ventileinheit nur ein zentrales Ventilelement erforderlich ist.
Das erspart hohe Herstellungskosten.
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Von
wesentlichem Vorteil ist aber die Abscheidung von Laub und Sand
aus dem eindringenden Oberflächenwasser.
Dabei ist es besonders effektiv, wenn sich das Laub und der Sand
an einem ersten Rückhaltesteg
im Laub- und Sandfang und an einem zweiten Rückhaltesteg an der Durchlassöffnung zur
geschlossenen Ventileinheit ablagert. Damit kommt von groben Verunreinigungen
befreites Oberflächenwasser
in die geschlossene Ventileinheit. Das erhöht zusätzlich die Funktionssicherheit
der Ventileinheit, weil die Drosselöffnung in der Bodenwand nicht
mehr verstopfen kann und die Ventilelemente nicht mehr in ihrer
Bewegungsfreiheit behindert werden.
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Die
Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden.
Dazu zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
einer Vorrichtung zum Steuern der Luftzirkulation in einem Abwasserschacht
in einer ersten Ausführungsform im
Schnitt,
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2 eine schematische Darstellung
der 1 im Längsschnitt,
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3 eine schematische Darstellung
eines vergrößerten Ausschnitts
der 2,
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4 eine schematische Darstellung
einer Vorrichtung zum Steuern der Luftzirkulation in einem Abwasserschacht
in einer zweiten Ausführungsform als
vergrößerter Ersatzausschnitts
der 2,
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5 eine schematische Darstellung
einer Vorrichtung zum Steuern der Luftzirkulation in einem Abwasserschacht
in einer dritten Ausführungsform im
Schnitt,
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6 eine schematische Darstellung
einer Vorrichtung zum Steuern der Luftzirkulation in einem Abwasserschacht
in einer vierten Ausführungsform im
Schnitt.
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Nach
den 1, 2, 5 und 6 ist die neue Vorrichtung
im Inneren eines vertikalen Abwasserschachtes 1 angeordnet
und durch eine den Abwasserschacht 1 verschließende Schachtabdeckung 2 abgedeckt.
In der Schachtabdeckung 2 befinden sich mehrere gleichmäßig auf
einem Teilkreis angeordnete Lüftungsöffnungen 3.
Die Vorrichtung ist unterhalb der Schachtabdeckung 2 in
den Abwasserschacht 1 eingesetzt und besteht aus einem
Laub- und Sandfang 4, einer Dichtplatte 5 und
einer Ventileinheit 6.
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Der
Laub- und Sandfang 4 ist wannenartig ausgebildet und mit
seiner offenen Seite der Schachtabdeckung 2 zugewandt.
Dabei besitzt der Sand- und Laubfang 4 eine radiale Ausdehnung,
mit der alle Lüftungsöffnungen 3 in
der Schachtabdeckung 2 erfasst werden. Der wannenartige
Laub- und Sandfang 4 ist bodenseitig geschlossen und besitzt in
seiner Wandung mehrere gleichmäßig beabstandete Überströmöffnungen 7.
Dabei sind die Überströmöffnungen 7 in
der Höhe
so angeordnet, dass oberhalb des Bodens des Laub- und Sandfanges 4 ein
umlaufender Rückhaltesteg 8 verbleibt.
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Die
Dichtplatte 5 ist wagerecht angeordnet, über mehrere
Haltelemente 9 im Abwasserschacht 1 befestigt
und trägt
außen
umfänglich
einen mittels eines nicht dargestellten Spannrings befestigten Dichtring 10.
Dieser Dichtring 10 ist dabei als ein Kunststoffschlauch
ausgeführt,
in dessen Inneren eine stabilisierende und aussteifende Füllung eingebracht
ist. Als Füllung
können
beispielsweise elastische Kunststoffprofile oder eine Vielzahl von
granulatähnlichen Teilchen
verwendet werden. Durch Form, Grüße und Material
dieser Profile oder Teilchen kann der Dichtring 10 optimiert
werden. Damit ist an dieser Stelle der Abwasserschacht 1 gasdicht
nach außen
abgedichtet.
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Die
Dichtplatte 5 besitzt weiterhin eine mittig angeordnete
Durchlassöffnung 11,
deren Luftungsquerschnitt der Summe der Öffnungen in der Schachtabdeckung 2 und
dem Laub- und Sandfang 4 entspricht. Diese Durchlassöffnung 11 ist
als Rohrstutzen ausgeführt,
der mit der Unterseite der Dichtungsplatte 5 bündig abschließt und der
die Dichtplatte 5 nach oben überragt. Damit bildet sich
auch in der Dichtplatte 5 ein Rückhaltesteg 12 aus.
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Die
Ventileinheit 6 ist unterhalb der Durchlassöffnung 11 der
Dichtplatte 5 angeordnet und an der Dichtplatte 5 befestigt.
Zur Ventileinheit 6 gehört
ein trogförmiges
Ventilgehäuse 13,
das in seiner radialen Ausdehnung einen für eine Luftzirkulation ausreichenden
Abstand zur Innenwand des Abwasserschachtes 1 aufweist.
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Das
Ventilgehäuse 13 besitzt
eine vorzugsweise aufgeschraubte Bodenwand 14 mit einer
Drosselöffnung 15.
Diese Drosselöffnung 15 ist
auf der Innenseite des Ventilgehäuses 13 durch
ein konvex gewölbtes
Siebteil 16 abgedeckt.
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Im
oberen Drittel des Ventilgehäuses 13 befinden
sich zwei gegenüberliegende
Luftöffnungen 17,
die über
ein Lüftungsrohr 18 miteinander
verbunden sind. Dabei durchdringt das Lüftungsrohr 18 den Innenraum
des Ventilgehäuses 13.
Das Lüftungsrohr 18 ist
im Querschnitt rund oder prismatisch ausgeführt und besitzt an seiner Unterseite
eine Ventilöffnung 19.
Dieser Ventilöffnung 19 ist
ein schwimmfähiges
Ventilelement 20 zugeordnet, das unterhalb der Ventilöffnung 19 angeordnet
ist.
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Wie
die 3 zeigt, wird dieses
Ventilelement 20 von Führungsstäben 21 in
seiner Position gehalten und geführt.
Zum Ventilelement 20 gehört ein Schwimmkörper 22 und
einem Dichtungselement 23, wobei das Dichtungselement 23 der
Ventilöffnung 19 zugewandt
ist und in der Form und der Größe auf die
Ventilöffnung 19 abgestimmt
ist. Die Länge
der Führungsstäbe 21 für das Ventilelement 20 ist
dabei so gewählt,
dass der Schwimmkörper 22 sich
jedem Wasserstand in dem Ventilgehäuse 13 anpassen kann.
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Gemäß der 4 ist das Ventilelement 20 in einer
zweckmäßigen Ausführung durch
ein seitlich angeschlagenes Scharnier 24 am Lüftungsrohr 18 befestigt.
Damit schwenkt das Ventilelement 20, getragen von den Auftriebskräften des
im Ventilgehäuse 13 befindlichen
Wassers, um die Achse des Scharniers 24 in Richtung der
Ventilöffnung 19 des Lüftungsrohres 18.
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In
einer weiteren zweckmäßigen Ausführung der
Vorrichtung nach der 5 besitzt
das Ventilgehäuse 13 lediglich
eine Luftöffnung 17 und
das Lüftungsrohr 18 ragt
in das Innere des Ventilgehäuses 13 hinein.
Dabei ist das freie Ende des Lüftungsrohres 18 mit einem
Gehrungsschnitt versehen, sodass der obere Teil des Lüftungsrohres 18 weiter
als der untere Teil des Lüftungsrohres 18 in
das Ventilgehäuse 13 hineinragt.
Dieser Gehrungsschnitt bildet die Ventilöffnung 19 aus. An
dem oberen Ende des Lüftungsrohres 18 ist
wiederum das Scharnier 24 angeschlagen, das das schwimmfähige Ventilelement 20 trägt. Dabei
ist der Anschlagpunkt des schwimmfähigen Ventilelementes 20 so
gewählt,
dass das Ventilelement 20, getragen von den Auftriebskräften des Wassers,
in Richtung der Ventilöffnung 19 schwenkbar
ist.
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In
einer weiteren zweckmäßigen Ausführung der
Vorrichtung nach der 6 besitzt
das Ventilgehäuse 13 wiederum
zwei seitliche Luftöffnungen 17, die über ein
den Innenraum des Ventilgehäuses 13 durchdringendes
Lüftungsrohr 18 miteinander
verbunden sind. An der Unterseite des Lüftungsrohres 18 befindet
sich wiederum die Ventilöffnung 19 mit
einem Dichtungsring 25 aus einem Weichmaterial. Unterhalb
dieser Ventilöffnung 19 ist
ein Haltekorb 26 für eine
schwimmfähige
Ventilkugel 27 angeordnet. Dieser Haltekorb 26 besitzt
Führungseigenschaften,
sodass die Ventilkugel 27 zwischen seiner Offenstellung
und seiner Schließstellung
eine Zwangsführung erfährt.
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Die
Funktion der neuen Vorrichtung zum Verhindern des Wassereintritts
in einem Abwasserschacht ergibt sich bereits aus den beiliegenden
Figuren.
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Danach
befindet sich zunächst
kein Wasser in der Ventileinheit 6. Die Luftzirkulation
zwischen dem Inneren des Abwasserschachtes 1 und der Atmosphäre außerhalb
des Abwasserschachtes 1 erfolgt über die Lüftungsöffnungen 3 in der
Schachtabdeckung 2, über
die Überströmöffnungen 7 im
Laub- und Sandfang 4, über
die Durchlassöffnung 11 in
der Dichtplatte 5 sowie über die offene Ventilöffnung 19 und
den seitlichen Luftöffnungen 17 in
der Ventileinheit 6.
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Bei
einem Regenereignis dringt nun Oberflächenwasser zusammen mit Sand
und Laub durch die Lüftungsöffnungen 3 der
Schachtabdeckung 2 zunächst
in den Laub- und Sandfang 4 ein. Dabei lagern sich der
Sand und das Laub weitgehend im Laub- und Sandfang 4 ab
und das Wasser läuft
dann weiter durch die Überströmöffnungen 7 auf die
Dichtplatte 5. Von hier aus läuft das Wasser durch die Durchlassöffnung 11 der
Dichtplatte 5 in das Ventilgehäuse 13 der Ventileinheit 6.
Dabei verbleibt ein Rest an Laub und Sand auf dieser Dichtplatte 5,
weil der Rückhaltesteg 12 eine
Mitnahme von Laub und Sand verhindert. Aus dem Ventilgehäuse 13 der
Ventileinheit 6 fließt
das Wasser durch die Drosselöffnung 15 in
der Bodenwand 14 in den Abwasserschacht 1. Diese
Drosselöffnung 15 ist
in ihrem Querschnitt so bemessen, dass weniger Wasser ablaufen kann,
wie von oben nachfließt.
Durch diese Drosselfunktion kommt es zum Ansteigen des Wasserspiegels,
der bei einer vorbestimmten Höhe
den Schwimmkörper 22 des
Ventilelementes 20 erreicht. Mit dem Ansteigen des Wasserspiegels
steigen auch die Schwimmkörper 22 auf,
bis sie die Ventilöffnung 19 dichtend
verschließen.
Damit kann kein weiteres Oberflächenwasser
in den Abwasserschacht 1 gelangen. Wenn kein neues Oberflächenwasser
mehr nachläuft,
entleert sich auch das Ventilgehäuse 13, weil
das Wasser über
die Drosselöffnung 15 abfließt. Mit
dem Absinken des Wasserspiegels im Ventilgehäuse 13 sinkt auch
der Schwimmkörper 22 und
gibt die Ventilöffnung 19 wieder
frei.
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- 1
- Abwasserschacht
- 2
- Schachtabdeckung
- 3
- Lüftungsöffnung
- 4
- Laub-
und Sandfang
- 5
- Dichtplatte
- 6
- Ventileinheit
- 7
- Überströmöffnung
- 8
- Rückhaltesteg
im Laub- und Sandfang
- 9
- Halteelement
- 10
- Dichtring
- 11
- Durchlassöffnung
- 12
- Rückhaltesteg
in der Dichtplatte
- 13
- Ventilgehäuse
- 14
- Bodenwand
- 15
- Drosselöffnung
- 16
- Siebteil
- 17
- Luftöffnung
- 18
- Lüftungsrohr
- 19
- Ventilöffnung
- 20
- Ventilelement
- 21
- Führungselement
- 22
- Schwimmkörper
- 23
- Dichtungselement
- 24
- Scharnier
- 25
- Dichtring
- 26
- Haltekorb
- 27
- Ventilkugel