DE11585C - Verfahren und Apparate zur Dichtung von Quellen in Betonsohlen unter Anwendung pneumatischen oder hydraulischen Drucks - Google Patents

Description

1880.

Klasse 84.

PETER JOSEPH MARTINI in DANZIG.

Verfahren und Apparate zur Dichtung von Quellen in Betonsohlen unter Anwendung pneumatischen oder hydraulischen Drucks.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 31. März 1880 ab.

Der centrisch über dem Schachte A, Blatt I, aufgestellte, oben offene Apparat wird in seiner Plattform pp zunächst nur zu dem Zweck belastet, um durch die Abdichtung des Gummiringes g g gegen die steigende Wassersäule im Innern des Cylinders TS die hydrostatische Druckhöhe der Quelle zu ermitteln.

Sollte die Höhe des Apparates für das Mafs des Quellendruckes nicht ausreichend sein, so bringt man in der Decke von >S ein absperrbares Standrohr an, bei dessen Functionirung die Einsteigeklappe k_x zu verschliefsen ist.

Die Bohrung des Dreiweghahries d soll so grofs sein, dafs man durch seine Umstellung die zur Ruhe gekommene vmd hierauf gemessene Wassersäule bis unter die Einmündung des Luftrohres / senken kann. Beträgt der Quellendruck α Atmosphären, dann genügt für das Einpressen von Cementmörtel eine Endspannung von ι -f- α Atmosphären, und auf die Plattform pp des Apparates mufs so . viel Ballast aufgepackt werden, dafs auf den Querschnitt von T pro Quadratmeter 2 -+- a kg kommen.

Nachdem das erforderliche Quantum Beschwemngsmaterial aufgebracht ist, steigt ein Techniker mit einem gewandten Arbeiter in die Luftschleuse »S hinein, bringt hierselbst sechs handliche Cementsäcke nebst einem Rührspatel unter und verschliefst mit Beihülfe von aufsen die Einsteigeklappe k_ls durch deren starke, aber durchsichtige Glasplatte die Communication auf schriftlichem Wege vermittelt wird.

Auf ein von innen kommendes Zeichen beginnen jetzt die Luftpumpen zu arbeiten; ihre Schläuche ί s münden zunächst in den mit einem grofsen zuverlässigen Manometer versehenen Windkessel W; von hier aus gelangt die comprimirte Luft nach Umstellung des Hahnes im Verbindungsrohr / in die Glocke T und die Luftschleuse .S. Um möglichst viel Wasser zum Befestigen und Schlemmen der Sandschichten des ausgekolkten Fundamentes zu verwenden, kommt es zunächst darauf an, den Wasserstand im Apparat vorläufig auf gleichem Niveau zu erhalten und den gesteigerten Luftdruck durch ein successives Schliefsen des Dreiweghahnes d zu parallelisiren, was sich leicht ausführen läfst, wenn alle Schwankungen des Wasserstandes in der Glocke T sofort signalisirt werden. Somit beginnt der Rücktritt des Wassers durch den Quellengang erst nach Schlufs des Dreiweghahnes, und ist von hier ab das Fallen der Wassersäule von 5 cm zu 5 cm zu annonciren, damit aufsen die Arbeit der Luftpumpen und das Bereiten des reichlich zu bemessenden Mörtelquantums in derartiger Uebereinstimmung dirigirt werden kann, dafs bei 5 cm Wasserstand im Apparate das Manometer α Atmosphären Ueberdruck in dem Zeitpunkte anzeigt, wann die Mischung des reinen, dünnflüssigen, eben noch pumpbaren Cementmörtels vollendet ist.

Der von den Cementpumpen kommende, an den Dreiweghahn angeschraubte Gummispiralschlauch findet auf der anderen Seite des Hahnes seine Fortsetzung in einem Leinenschlauche gleichen Durchmessers, welcher bei Absperrung des dritten, zu dem gebogenen Rohre r der Glocke T führenden Weges, den gepumpten Cement ohne allen Verlust nach der Mischbank zurückführt.

Die gleich nach beendeter Mörtelmischung in Gang gesetzte Noel-Pumpe verwerthet sich hiernach zuvörderst als Rührapparat. Ist inzwischen der Wasserstand in der Glocke auf 2 cm, also bis zur Oberkante des Gummiringes £■ gefallen, und erfolgt dann von innen das Commando »Cement«, so bedarf es nur der allerdings langsam und ohne Ruck vorzunehmenden Umsteuerung des Dreiweghahnes, um den Cementstrahl dem Messingrohre r zuzuleiten.

Für die Luftpumpen hat die Ordre »Cement« zu bedeuten, dafs ihre Leistungen . nunmehr bis zum höchsten Effect gesteigert werden sollen, da die beabsichtigte Endspannung von ä -+- 1 Atmosphären nur dann zur vollen Wirkung gelangt, wenn sie, in einem Zeitraum von 7 bis 8 Minuten erzeugt, den eingepumpten Cementmörtel noch in vollständig dünnflüssigem Zustande trifft.

Unter Beigabe eines dem Bedarf entsprechenden Zusatzes an trockenem Cement wird inzwischen in dem Schachte A fortwährend mit dem Spatel gerührt, ohne dafs die stetige Orientirung und Communication über alle inneren und äufseren Vorgänge irgendwie unterbrochen werden dürfte.

Indem die alles Mauerwerk mit grofser Geschwindigkeit durchdringende comprimirte Luft unter keinen Umständen in den Schacht A eintreten darf, erscheint es rathsam, den Gang der Noel-Pumpen derart zu leiten, dafs der Cementmörtel in der Glocke T annähernd die gleiche Standhöhe von 5 cm behält.

Die Befolgung dieser Vorsichtsmafsregel gewährt dann auch die erwünschte Gelegenheit, mit Umsteuerung des Dreiweghahnes die Noel-Pumpen durch das Einsaugen von klarem Wasser einmal spülen zu können, sobald wenige Minuten nach Eintritt des Maximalluftdruckes der Cementmörtel langsamer zu fallen beginnt. Zur Unterstützung des in der Glocke noch zu gebenden Zusatzes an trockenem Cementmörtel, läfst sich hierauf mit der gereinigten Pumpe der Restbedarf an Mörtel in einem um so consistenteren Zustande heranschaffen.

Die comprimirte Luft scheidet das überschüssige Wasser des dünn bereiteten Cementmörtels durch ihren Druck aus; sie führt somit ein schnelles Abbinden herbei und benutzt dann in dem etwas angezogenen Mörtel jede zufällige Senkung der Oberfläche, um sich tiefgehende Aushöhlungen zu schaffen, die vorzugsweise den Einfassungswänden des frischen Cementmörtels folgen.

Circa 15 bis 20 Minuten nach der Ordre »Cement« kommt daher aus dem Apparat das Commando »Wasser« als Zeichen, dafs der Cementmörtel im Schachte eine gewisse Consistenz gewonnen hat und nicht mehr weiter eindringt.

An die Stelle der Luftpumpen, deren Aufgabe schliefslich nur noch darin bestand, die erzielte Maximalspannung von a ·+■ 1 Atmosphären zu halten, tritt jetzt eine auf der Zeichnung, Blatt I, nicht angegebene, an die Glocke T angeschraubte Kaltwasserspeisepumpe, welche, beim Rückgange des Manometers jedesmal für drei bis vier Hübe in Thätigkeit gesetzt, mittelst ihres rückwärts gekrümmten und dann entsprechend schräg geführten Druckrohres das geförderte Wasser an den inneren Wandungen des Apparates herabfliefsen läfst und so den Cementmörtel zum Schütze gegen die erwähnten Einbohrüngen der comprimirten Luft mit einer langsam ansteigenden Wasserschicht bedeckt, ohne irgendwie das Anziehen des Mörtels zu stören.

Ist die Höhe des Wasserstandes solcher Weise bis zur Oberkante des den Druckring bildenden Winkeleisens angewachsen, so verlassen die beiden Insassen den Apparat, nachdem sie die Einsteigeklappe i£₂ sorgfaltig hinter sich geschlossen haben, während ihnen auf ein gegebenes Zeichen der zur Luftschleuse .S gehörige Lufthahn h_x von aufsen geöffnet wird.

Zur Erhaltung des status quo genügt es von diesem Zeitpunkte ab, für den Abgang der comprimirten Luft neunmal durch die Luftpumpe, jedes zehntemal durch die Kaltwasserspeisepumpe Ersatz zu schaffen, wobei man dem Zeiger des Manometers über seine Normalstellung hinaus einen beiderseitigen Ausschlag von nur 0,05 Atmosphären gestatten sollte.

Nach Verlauf von 15 bis 18 Stunden erfolgt die zweite Besteigung des Apparates. Bei Anfüllung der Schleuse 5 wird der Lufthahn ^₂ und gleich hinterher bei Entfernung des Wassers aus dem Boden der Glocke T der Dreiweghahn d in voller Uebereinstimmung mit den Leistungen der Luftpumpen dirigirt.

Durch die zweite Besteigung wird bezweckt, die pneumatische Belastung des Cementmörtels durch die Pressung des gleich mit eingeschleusten aufzupackenden Eisenballastes zu ersetzen, um den Apparat für anderweitige Stopfungen disponibel zu machen.

Die Arbeit beginnt mit dem Abschrauben des Rohres r und auf 40 cm Radius um den Schacht herum mit der Beseitigung des frischen Cementes bis zu dem festen Kuchen c herab.

Als Medium der Druckübertragung zwischen dem etwas tiefer ausgehobenen Cementkern und der 3 cm starken, 50 X 50 ein messenden schmiedeisernen Ballastfundamentplatte dient eine Schicht zähen Theercementes, deren Aufbringung jetzt über dem Querschnitte des Schachtes gegen die Oberkante des Cementkuchens mit 3 cm Ueberhöhung erfolgen mufs.

Wofern dann die erwähnte Eisenplatte pro Quadratcentimeter Schachtquerschnitt mit a -fi kg belastet, an ihren Ecken annähernd den gleichen Spielraum über dem Cementkuchen zeigt, so darf man überzeugt sein, dafs der Erfolg der Stopfung durch das Ablassen der comprimirten Luft in keiner Weise eine Schädigung erfährt.

Nach Entlastung der Plattform // wird der Apparat unter successiverZuhülfenahme von unterfangenden Holzstapeln mittelst der Schrauben ν über die innere Ballastsäule hinweggehoben und auf Schmierplanken weiter transportirt.

Die auf Blatt II angegebenen Details beziehen sich auf die Construction der Einsteigeklappen k_xk_t und der Plattform// mit dem Wagengestell des fahrbar gedachten Apparates.

Die Construction des auf Blatt III und IV dargestellten unbesteigbaren Quellendrückers bezieht sich auf solche Fälle, wo der hohe Quellendruck die Anwendung des Apparates, Blatt I, verbietet.

■·■' Nach Blatt III ist in dem vom Ballast freibleibenden Deckel der konischen Glocke T die ganze Garnitur zusammengedrängt.

Die Zuführung der comprimirten Luft erfolgt mittelst des Knierohres /, jene des Cementmörtels durch den Dreiweghahn d und das centrisch angeordnete Rohr r, welches, konisch auslaufend, bis zum Druckringe der Glocke mit 5 cm Differenz hinabreicht, damit der Cementstrahl ungetheilt in den Schacht der Quellenfassung gelangt.

Zur Orientirung über den obersten Theil der Glocke dient der Ablafshahn h, während das in einer Stopfbüchse des Deckels gehende, an seinem Kopfe mit einem Dreiweghahn versehene Visitirrohr ν durch das Aufsetzen einer 50 cm langen Schraubenspindel unter sicherer Führung mittelst der gut befestigten Mutter m je nach dem Gange des Handrades k auf- oder abwärts in Bewegung gesetzt werden kann, so dafs es nur einer Umsteuerung des betreffenden Dreiweghahnes bedarf, um durch die Qualität des Ausgufsstrahles zu constatiren, wie hoch das Wasser, der Cementmörtel bezw. die Luft innerhalb der untersten 40 cm des Rohres r steht.

Durch einen Gummispiralschlauch mit dem Dreiweghahn des Visitirrohres ν in Verbindung gesetzt, dient der neu eingeführte Accumulator zunächst dazu, unter Berücksichtigung des anderweitig zu ermittelnden schadhaften Effectes, aus der abbalancirenden Belastung seiner Plattform die Höhe α des Quellendruckes mit ihren Consequenzen für die Beschwerung des Apparates und die Maximalspannung des anzuwendenden Luftdruckes zu berechnen.

In gleicher Weise mifst man die Wasserspannung b, welche im Apparate bei vollkommener Oeffnung des Dreiweghahnes d stattfindet, und es ist diese Messung insofern von Wichtigkeit, als die comprimirte Luft annähernd mit diesem Anfangsdrucke b in den Konus T eintreten mufs, um einerseits Stöfse und andererseits den Eintritt des Quellwassers in das Rohr / zu verhindern.

Nach diesen Vorermittelungen tritt der Accumulator unter Beseitigung seines Gummispiral-Druckschlauches einstweilen aufser Function, bis nach Vollendung der Stopfung, wo er, mit der "fcaltwasserspeisepumpe ausgerüstet und effectiv mit a -+- ι Atmosphären belastet, dazu ausersehen ist, die pneumatische Endspannung durch die gleichwerthige, weniger gefährliche und leichter zu erhaltende hydraulische Belastung des frischen Cementmörtels zu ersetzen.

Zur Vornahme der Stopfung selbst soll also das Manometer des Windkessels b Atmosphären zeigen, ehe der Hahn des Luftrohres / geöffnet wird; die allmälige Schliefsung des Dreiweghahnes d erfolgt mit der Steigerung des Luftdruckes bis gegen α Atmosphären und mufs jedenfalls beendet werden, wenn die comprimirte Luft aus dem bis dahin offen bleibenden Ablafshahn h ausströmt.

Jetzt läfst man die Luftpumpen äufserst langsam arbeiten und öffnet den Dreiweghahn des in seiner höchsten Stellung befindlichen Visitirrohres v, welches, beim ersten Ausblasen von Luft allemal um markirte 5 cm tiefer geschraubt, die Fallgeschwindigkeit des Quellwassers im unteren Theile des Apparates angiebt und eine derartige Direction ermöglicht, dafs die Noel-Pumpe ihre Arbeit beginnt, sowie das Niveau bis auf 5 cm gesunken ist.

Für den Apparat, Blatt III, ist es angezeigt, die Steigerung des Luftdruckes von α bis auf ι -+- α Atmosphären und späterhin die Erhaltung dieser Spannung zunächst immer durch die Cementpumpe zu bewirken und die Luftpumpe erst dann heranzuziehen, wenn nach Ausweis durch das Visitirrohr der Cement höher als 45 cm steht.

Diese zweite Construction eignet sich nicht nur für den Wasser-, sondern auch für den Bergbau, wo der Quellendruck, eine Luftspannung von 2Y₂ und mehr Atmosphären verlangend, die Zugängigkeit des Apparates ausschliefst.

Einen Apparat zum Stopfen von Quellen, deren Wasserergiebigkeit die Leistung der vorhandenen Schöpfung übersteigt, deren Fassung und Stopfung also nur durch Anwendung von Taucherglocken oder Taucherschachten möglich ist, stel-lt Blatt V, Fig. 1 und 2, dar.

Das Eigenartige der Construction und des Betriebes entspringt theils der Rücksicht auf die grofse Raumbeschränktheit in der Glocke, theils dem Umstände, dafs die comprimirte Luft des Taucherschachtes dem Quellendruck a an sich schon das Gleichgewicht hält.

Neben der entsprechenden Verminderung des Ballastbedarfs für die Plattform// folgt hieraus als Haupteonsequenz die Entbehrlichkeit der Luftpumpen, da es nur erforderlich ist, die Arbeit der Noel-Pumpen fürs erste stark zu beschleunigen, um mittelst der steigenden Cementsäule die Luft aus der Halbkugel K zu verdrängen und sie zur Erzielung von 1 Atmosphären Ueberdruck in dem mit gröfster Sorgfalt abzudichtenden Windkessel W auf ihr halbes Volumen zu reduciren.

Führen dann die Noel-Pumpen neben dem Cementmörtel noch etwas Luft mit, so steht trotz des Ausschlusses der Luftpumpen zu befürchten, dafs die comprimirte Luft in den Schacht der Quellenfassung Eintritt findet.

Demnach sind an der Halbkugel K in der Zeichnung nicht angegebene Probirhähne vorgesehen, durch welche während der Stopfung der innere Stand des dünnflüssigen Cementes stets controlirt werden soll, um jederzeit unter passender Handhabung der Dreiweghähne w und d den vorhandenen Luftüberschufs ohne das Eintreten einer Spannungsdifferenz durch

frischen Cementmörtel ersetzen zu können. Fig. 3, Blatt V, deutet an, wie der an passender Stelle bereitete Cementmörtel durch das Druckrohr ζ zu dem Taucherschachte und dem Dreiweghahn d gelangt und auf der anderen Seite des Hahnes in dem Steigerohr je wieder zu dem Mörteltroge zurückkehrt, wenn zeitweise für den Apparat ein Bedarf nicht vorliegt.

Binnen 20 bis 30 Minuten nach Beginn des Cementpumpens erfolgt die Einschaltung des in der Glocke selbst aufzustellenden Accumulators A.

Schliefslich wäre noch zu bemerken, dafs dieser Quellendrücker sich auch zum Abdichten von Rissen in starken Futtermauern etc. eignet. Die Fassung des gut ausgespülten Risses geschieht beiderseits durch Blendung auf einen Stein Stärke; zwischen der Halbkugel K und dem Windkessel W wird ein Kniestück eingeschaltet, damit der Cementmörtel, Fig. 4, Blatt V, zur sicheren Ausfüllung aller Hohlräume im tiefsten Punkte des Risses eingepumpt und bis zum Luftventil q auf der Abdeckung des Mauerwerks hinaufgetrieben werden kann. Auf die Plattform pp wirken vier Kopfwinden, welche so lange anzuziehen sind, bis sie im Gummiringe dieselbe Compression hervorgerufen haben, wie sie durch entsprechende Beballastung entstehen würde.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Das Verfahren unter Anwendung pneumatischen oder hydraulischen Druckes, unter Benutzung der auf Blatt I, II, III, IV und V dargestellten Apparate, bei Quellen in Betonsohlen, Felsriffen etc., den Wasserausflufs zunächst zu sistiren und, mit Vermehrung dieses Druckes, Cement oder ein sonstiges dünnflüssiges Bindemittel in die Wasseradern hineinzupressen und so die Quellengänge, Riffe etc. von Grund aus und unter Ausfüllung aller bereits vorhandenen Auskolkungen zu schliefsen.

   Hierzu 5 Blatt Zeichnungen.