DE1528911A1 - Vorrichtung zur Grundwasserabsenkung - Google Patents

Description

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ι Firma Hüdig KG.,

j Celle-Altencelle, Braunschwelger Landstr,

Vorrichtung zur Grundwasserabsenkung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Entwässerung von Kanälbaustellen, Baugruben und dgl. mittels Vakuumbrunnen, mit einem Vakuumkessel, der mittels einer oder mehrerer Vakuumpumpen ständig evakuiert ist. Das anfallende Wasser wird hierbei in dem Vakuumkessel gesammelt und im intermittierenden Betrieb mittels einer oder mehrerer Druckpumpen aus dem Kessel herausgepumpt. Sämtliche in und an der Vorrichtung angeordneten Pumpen werden vollautomatisch durch eine mechanische Schaltung gesteuert.

Es sind Vorrichtungen dieser Art bereits bekannt, bei welchen über eine Vakuum- oder WasserrLngpumpe das Leitungssystem entlüftet und das Fördermedium in den Unterdruckkessel

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gezogen wird. Die Luft wird dabei andauernd abgesaugt, während sich das Wasser im Kessel ansammelt. Ist dieser ganz: gefüllt, dann wird die Vakuumpumpe von Hand geschaltet und der Kessel · durch Öffnen eines Ventil es. entleert. Dieser intermittierende Betrieb wiederholt sich laufend. Die Pumpe muß andauernd überprüft werden; die Schaltungen von Hand sind zeitraubend, was einen erheblichen Ilachteil darstellt.

Es sind ferner Vorrichtungen der genannten Art bereitsj bekannt, die wie vorstehend beschrieben arbeiten,, bei denen jedoch die Schaltung automatisch erfolgt. Über eine Elektrodensteuerung, wird ein Belüftungsventil betätigt und gleichzeitig eine Pumpe in Betrieb gesetzt, die das Wasser aus dem Kessel saugt und damit diesen entleert. Bei großem Wasseranfall kann aber die Anlage nicht mehr intermittierend arbeiten. Dadurch entfällt die Wirkung des elektrodengesteuerten Belüftungsventiles, und die ganze Anlage kann nicht mehr einwandfrei arbeiten.

Es ist auch nicht mehr neu, eine normalsaugende Pumpe in intermittierendem Betrieb zur Entleerung des Vakuumkessels einzusetzen. Dabei wird vom Pumpenkörper ausgehend in den oberen Teil des Vakuumkessels eine Vaküum-Ausgleichsleitung geführt, um so die Pumpe zu entlüften und den Übertritt des Wassers vom Kessel durch den Saugstutzen hindurch in die Pumpe zu ermöglichen. Jedoch haben diese Pumpen bei hohem Vakuum einen sehr schlechten Wirkungsgrad, da sie gegen das Vakuum arbeiten und den Widerstand des verengten Saugstutzens überwinden müssen»¹ λ Diese normal saugenden Kreiselpumpen sind anfällig gegen jede,,'· auch nur kleinste Luftblase. Die größte Gefahr ist aber, daß über die Wellenabdichtung Luft eintritt und während des Fördervorgänges die Wassersäule abreißt. In diesem Falle wird der Kessel auch nicht entleert. Diese durch eine Vakuumausgleichsleitung betriebsfähig gemachte nörmalsaugende Pumpe· wird auch schon durch eine teilmechanische. Schaltung zum intermittierenden Be-

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trieb gesteuert. Jedoch arbeitet diese teilmechanische Schaltung noch mit Hilfsschützen. Diese Schützen sind im rauhen Baust el- · lenbetrieb anfällig. Diese bekannte teilmechanische Schaltung ist auf ca. .4ο yi des Vakuumkesselvolumens beschränkt.

Es sind ferner Hochvakuumpumpen bekannt, bei denen grundsätzlich die vakuum- und die wasserfördernden Druckpumpen parallel arbeiten. Jedochinuß dort die Druckpumpe als selbstansaugende Pumpe ausgebildet sein und eine entsprechend große Saughöhe besitzen. Der Nachteil der parallel arbeitenden Pumpen liegt in dem verhältnismäßig hohen Kraftverbraucix bei geringem Wasseranfall.

Schließlich ist eine Entwässerungsvorrichtung bereits bekannt, bei welcher eine Druckwasserpumpe im Kessel eingebaut ist. Die Pumpe wird von einem Elektromotor angetrieben, der außerhalb des Kessels liegt. Pumpe und Antrieb sind dabei über eine verlängerte Pumpenwelle miteinander verbunden. Die Pumpe wird von einem Standrohr getragen. Bei dieser Pumpenart und--anordnung ist die Stopfbuchse mit Wasser überdeckt. Die Schwierigkeit des Betriebes dieser Pumpe liegt darin, daß Sand führendes Wasser durch die Stopfbuchse hindurchströmt und die Lagerstelle insofern nicht gleichmäßig geschmiert werden kann, als'das Fett als Schmiermittel von dem hohen Unterdruck aus den Schmierstellen herausgezogen wird.

Die Erfindung schaltet gerade diese Nachteile in vollem Umfang aus. Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß als Wasserpumpen Tauchmotorpumpen vorgesehen sind, bei welchen die Pumpe und der Antrieb in einem Gehäuse zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind. Nach einem weiteren Merkmal wird die Schwimmbewegung des im Kessel angeordneten Schwimmers auf eine Scheibe übertragen. Die Schwimmbewegung in der ganzen Höhe des Vakuumkessels wird auf ein Segment der Schaltscheibe übersetzt, so daß über das ganze Volumen des Kessels vollautomatisch geschaltet wird.

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Nach einem v/eiteren Merkmal ermöglicht die in Segmentej aufgeteilte Schaltscheibe den Anschluß einer beliebigen Anzahl ι.von Pumpen zur vollautomatischen Schaltung.

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' Durch eine Abstufung dieser Segmente wird bei vollautomatischer Schaltung die optimal geringste Anzahl von Schaltungen bei bestem Wirkungsgrad notwendig; während der Schaltbereich für jede Pumpe abgestuft ist, bleibt der größte Arbeitsbereich erhalten.

Vorteilhaft wird der Schalthebel des Motorschalters durch die Schaltscheibe frei geführt, bis er am Totpunkt bzw. Schaltpunkt in die vorbestimmte Schaltstellung umspringt. Der Schalthebel springt dabei gleichzeitig aus der Führung der Schaltscheibe heraus, so daß die Schaltscheibe sich weiterbewegen kann, um die Aufgabe der abgestuften Schaltung durchzuführen. Bevorzugt erfolgt die Führung des Motorschalthebels durch Nocken, die auf der Schaltscheibe angeordnet sind.

Nach einem weiteren Merkmal arbeitet der ■Schaltschwimmer an seinem höchsten Schwimmpunkt gegen ein Ventil. Die ses Ventil öffnet sich durch den Druck des Schwimmers und läßt luft in den Vakuumkessel einströmen, wodurch das Vakuum herabgesetzt und die Wasserleistung heraufgesetzt wird. Vorteilhaft wird die durch die Betätigung des Ventils einströmende Luft übei eine Verbindungsleitung in den Kondenswassertopf geleitet.

Zweckmäßig ist das Luftansaugrohr als Düsenrohr im Vakuumkessel ausgebildet. Die Luftansaugung wird umgesteuert, so daß das Kondenswasser in einem Kondenswassertopf niederschlägt und von hier aus abgelassen werden kann.

Nach einem weiteren Merkmal kann das Schwimmergestänge gegen Transportschäden über den Entleerungsstutzen durch Arretierung geschützt werden.

BAD ORIGINAL

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung stehen sowohl die Wasserpumpe als auch deren Antrieb im Vakuumkessel, so daß jede Undichtigkeit in der Pumpe bzw. im Steigrohr unschädlich w'ird. Die Pumpe hat dabei eine geräumige Bintribtsöffnung, so daß in dem Einlaufstutzen erhöhte Widerstände vermieden werden, Die Pumpe kann mit Schaufelrädern, Kanalrädemund dgl. ausgestattet sein, so daß auch größere Sandkörner und dgl. mitgefördert werden können, ohne dabei den Betrieb der Pumpe zu beeinträchtigen.

In der Druckleitung der Pumpe ist ein Rückschlagventil gelagert, wodurch die Gefahr der Fremdluftansaugung mit Sicherheit verhindert wird.

Bin Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nachstehend anhand der Zeichnung noch etwas ausführlicher erläutert. In dieser zeigen in rein schematischer Welse:

Pig. 1 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt längs der Linie II-II in Pig.' I

Pig. 3 einen Teillängsschnitt in vergrößertem Maßstab durch die Anordnung nach Pig. 1

Pig. 4 Ansicht der Schaltscheibe mit der

Übersetzung vom Schwimmgestange auf den Segmentausschnitt der Schaltscheibe der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Mit 1 ist der Vakuumkessel bezeichnet, welcher auf einem Fahrgestell 2 gelagert ist. Am Vakuumkessel T ist ein

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BAD ORIGINAL

Entleerungsstutzen 3 vorgesehen, der vorzugsweise der Entleerung des Vakuumkessels 1 dient, aber auch den Anschluß einer weiteren Wasserpumpe zuläßt, und erfindungsgemäß sinnvoll an demjenigen Punkt angebracht ist, an dem der Schwimmer in Kühe lagert, so daß dieser über den Entleerungsstutzen arretiert wird,-um Transportbeschädigungen zu verhindern.

Im oberen Bereich des Yakuumkessels 1 sind zwei Saugstutzen 4 angebracht, an welche die Sammelleitung des Absenksystems angeschlossen wird. Der Vakuumkessel T ist mit zwei Druckanschlußstutzen 5 versehen. An diesen Druckanschlußstutzen 5 sind Rückschlagventile 6 angeordnet, die den Vakuumkessel 1 hermetisch abschließen.

Von den Druckanschlußstutzen 5 führen Leitungen 7 mit Ausgleichsbohrungen 8 zu den Tauchmotorpumpen 9a, 9b·

Im oberen Teil des Vakuumkessels 1 sind die Luftabsaugung 1o, ein automatisches Belüftungsventil 11 und die. mechanische Schaltung 12 angeordnet. Die Luftabsaugung Io besteht aus einem in den Vakuumkessel 1 hineinragendes Rohr 13t das mit einer Vielzahl von Düsenbohrungen 14 versehen ist. In diesem Düsenrohr 13 ist eine Schwimmerkugel 15 gelagert, die . bei Überfüllung des Vakuumkessels 1 an der Dichtfläche Τ6 abschiebert und so das Eintreten von Schwallwasser in die Kondenswasserkammer 17 verhindert. Die abgesaugte Luft wird durch die Düsen.14, die Dichtfläche 16, die Kondenswasserkammer 17 in das Sammelrohr 18 geführt, das mit den beiden Vakuumpumpen 19a und 19b in Verbindung steht. An der Kondenswasserkammer 17.ist zur Entleerung der Hahn 2ο angebracht.

Ist der Vakuumkessel 1 überfüllt, so erreicht die .". mechanische Schaltung 12 den höchsten Punkt und betätigt die automatische Belüftung 11. Der Schwimmerlappen 31 drückt gegen den Stößel 21, der wiederum die verriegelnde Kugel 22 anhebt.

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Die einströmende Luft setzt das Vakuum herab. Die Luft wird, um den Unterdruck in der Kondenswasserkammer 17 aufzuheben, in j diese über die Leitung 23 eingesteuert. Der Schwimmer 24, der -j mit dem Schwimmergestänge 2b fest verbunden ist, überträgt Über I . die Welle 26 die Schwimmbewegung auf die Schaltscheibe 27, auf } die die Gesamthöhö der Schwimmbewegung - begrenzt durch die Va- j | kuumkesselhöhe - auf ein Segment übersetzt wird. Auf der Schalt-' scheibe 27 sind Nocken 28 angeordnet, die die Motorschalter betätigen. Dadurch, daß die Nocken 28 in unterschiedlichen Abj ständen in den Segmenten angeordnet sind, erreicht man eine Abstufung in den Schaltweg-en und damit eine vollautomatische Schal- ; tung mit optimal geringsten Schaltungen.

Die Stirnseite des Vakuumbehälters T ist als Plansch 3o ausgebildet, um von dieser Stelle aus den Einbau der Bauteile vornehmen zu können.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende*

Wie bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art entlüften eine oder zwei Vakuumpumpen-das Leitungssystem und saugen das Fördermedium in den Vakuumkessel 1 ein. Die Luft wird ständig abgesaugt und.somt ein Vakuum gebildet. Im vorbestimmten, abgestuften, höchsten Niveau können erfindungsgemäß eine oder mehrere Vakuumpumpen zur Vorhaltung eines Vakuumpoisters im intermittierenden Betrieb automatisch geschaltet werden. Das Wasser sammelt sich im "Vakuumkessel 1. Der Wasserspiegel steigt zunehmend auch im Gehäuse der Tauchmotorpumpen 9a, 9b und in dei Leitung 7 - bewirkt durch die Ausgleichsbohrung 8 - an. Beim Erreichen des vorbestimmten, abgestuften Niveau a schaltet sich die Tauchmotorpumpe 9a ein. Fällt der Wasserspiegel durch die Pumpenleistung bis zum linieren Niveau h ab, dann schaltet sich die Pumpe 9a aus. " * '

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' Es gibt Vakuum-Brunnenanlagen, bei denen, erhebliche Wassermengen .anfallen, "so daß die Kapazität der Pumpe 9a überschritten wird. In diesem Falle steigt das Wasser durch das vorgehaltene Vakuum in dem Kessel 1 weiter an und erreicht ein zweites abgestuftes Schaltniveau b. Hierdurch wird die zweite Pumpe 9b eingeschaltet.

Wird durch die Einschaltung der Pumpe 9b ein Absinken des Wassers erreicht, so sinkt das Wasser bis auf das vorbestimmte abgestufte Niveau- g ab und, schaltet hier die Pumpe 9b aus. Die anfallende Wassermenge überschreitet also die Kapazität der Pumpe, 9a, lastet aber die zusätzliche Kapazität der Pumpe 9t nicht aus, Nach vorstehenden, Ausführungen, wird eine vollautomatische Schaltung mit bestem Wirkungsgrad erreicht und durch die Abstufung des vorbestimmten Niveau ist die optimal geringste Schalthäufigkeit gegeben:.

Steigt das: Wasser auch -während, des. Betriebes der Pumpen; 9a. und 9b weiter an., so. ist: dieses ein. Zeichen, daß die .8^aXlehä^:^0.3seTme^ßB:^±er:-Ka^d^it^,.b%±^Lß-iE Pumpen 9a,., 9b übeä'-sehreitet. In₁ dem vorbestimmten, abgestuften: Niveau, c schaltet jetzt die_; Luftpumpe,: 19a ab»;

Wird du*eh' die, Ausschaltung, der; Luftpumpe 19adie Kapazität λ der Wa s-s erpumpe η 9a und, 9b heraufgesetzt undvitoersteigt diese die '.-..anfallende- Wassejcmenge:,. so sinkt der Wasserspiegel auf das vorbestimmte abgestufte: Niveau f. zurück und; schaltet hie^p die. Luftpumpe,- 19a: wieder ein;.,.Ayeh,.hier wird, eine vollautoöiaiische Schaltung verwirklicht unddurch. Abs tufung des Niveau die optimal geringste- S;Ghalt;Zalal erreicht. Ββί-wirkt die,; alleinige: Leistung, der Luftpumpe, 19;b trotzdem_: noch; ein weiteres Ansteigen des lassen so erreicht dieses wieder ein vorbestimmtes abgestuftes Niveau, an dem die Luftpumpe 19b^: abgeschaltet wird.

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BAD OBiOiNAL

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Sind die Luftpumpen 19a und 19b abgeschaltet, so ist durch, das Eintreten von Luftblasen, die im Medium mitgefördert werden, ein Absinken des Vakuums, ein Ansteigen der Kapazität der Pumpen 9a und 9b und damit ein Ab3Lnken des Wasserspiegels bis zum vorbestimmten abgestuften Niveau ezu erwarten, Am Efiveaupunkt e schaltet die Luftpumpe 19b wieder ein, das Va-' kuum wird wieder aufgebaut und das Wasser steigt wieder an. Auch-hier ist also eine vollautomatische Schaltung bei geringster Schaltzahl gegeben.

Durch die Verteilung der Luft- und Wasserkapazität auf jeweils zwei oder mehrere Pumpen erreicht nan nicht nur den besten Wirkungsgrad, sondern eine Sicherung, wenn eine einzelne Pumpe ausfallen sollte.

Dadurch, daß die Pumpen 9a, 9b als unempfindliche Tauchuio torpumpen ausgebildet und im untersten Niveau des Kessels 1 angeordnet sind, kommt es oei diesem Maschinensatz in dem Vakuumkessel 1 insofern nur zu geringfügigen Ablagerungen, als die Pumpen die Sink- und Schwemmstoffe mitfördern.

- Patentansprüche -

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SAD

Claims (4)

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JO

Patentans prüche

1, Vorrichtung zur Grundwasserabsenkung mittels Vakuumbrunnen, | mit einem Vakuumkessel, der mittels einer oder mehrerer Va- j kuumpuinpen ständig evakuiert ist, wobei zur Entleerung des · ^: Kessels eine oder mehrere Wa3serpumpen angeordnet sind, welche den Kessel entleeren, dadu.rch gekennzeichnet , daß als Wasserpumpen Tauchmotorpumpe!!

(9a, 9.b) vorgesehen sind, bei welchen die Pumpe und der Antrieb in einem Gehäuse zu einar baulichen Einheit zusammengefaßt sind, daß diese Tauchmotorpumpen (9a, 9b) und die zur Vorrichtung gehörenden Vakuumluftpumpen (19a, 19b) vorzugsweise vollautomatisch, mechanisch geschaltet werden und die Tauchmotorpumpen (9a» 9.b) als Baueinheit in dem Vakuumkessel angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mi.t vollautomatischer mechanischer Schaltung (12), dadurch gekennzeicl· net , daß die vollautomatische Schaltung (12) einen Schwimmer (24) aufweist, der das Gesamtniveau des Vakuumkessels (1 erfaßt,

5. Vorrichtung nach Ansprach 2, mit ein^r.das Gesamtniveau erfassenden Schwimmerschaltung, d a d u r c h -g e k © η η ζ ei c h- η et , daß das Niveau auf ein Segment übersetzt wird und abgestuft eine Vielzahl von Schaltern (29) zur Schaltung von luft- und Wasserpumpen betätigt, so daß eine vollautomatische Schaltung der Vorrichtung bei bestem Wirkungsgrad und optimal geringster Schalthäufigkeit bewirkt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3» d a d u r c h g e kennzeichnet j daß der Schwimmer (12) bei einer Überfüllung des Vakuumkessels (1) im höchsten Schwimmpunkt ein Belüftungsventil (H) mechanisch betätigt, wodurch die Wasserleistung der Vorrichtung -heraufgesetzt wird.

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BAD ORIGiNAL

-5.. Vorrichtung naeli Anspruch 4_V dadurch g e k e η η - j ■ ζ e ich η e t , daß die eintretende Luft vorzugsweise über: eine Leitung (23) der Kondenswasserkammer (17) zugeführt
wird, um das Vakuum für die Schwimmerkugel (15) aufzuheben,· i wodurch diese bei absinkendem Wasserspiegel auf ihren Sitz ; zurückfällt, nachdem sie vorher bei vorgehaltenem Vakuum der j Abschieberung der Luftabsaugung (1o) gedient und so das Ein- ] treten von Sdiwallwasser verhindert hat. j

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