DE1936483U - Vorrichtung zur grundwasserabsenkung. - Google Patents

Description

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mein Zeichen; 0515

Firma Hüdig K.G.,

Öelle-Altencelle, Bra.unschweiger Landstraße

Vorrichtung zur Grundwasserabsenkung

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Entwässerung von Kanalbaustellen, 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 Yorrichtungen dieser Art bereits "bekannt, bei welchen über eine Vakuum- oder Wasserringpumpe das Leitungssystem entlüftet und das Fördermedium in den Unterdruckkessel 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 Ventiles entleert« Dieser intermittierende Betrieb wiederholt sich laufend. Die Pumpe muß andauernd überprüft werden; die Schaltungen von Hand sind zeitraubend, was einen erhebliehen Nachteil darstellt.

Es sind ferner Vorrichtungen der genannten Art bereits 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 Vakuumskessels eine Vakuum-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

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Wirkungsgrad, da sie gegen das Vakuum arbeiten und den Widerstand des verengten Saugstutzens überwinden müssen. 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 Fördervorganges die Wassersäule abreißt. In diesem Falle wird der Kessel auch nicht entleert. Diese durch eine Vakuumausgleichsleitung betriebsfähig gemachte normalsaugende Pumpe wird auch schon durch eine teilmechanische Schaltung zum intermittierenden Betrieb gesteuert. Jedoch arbeitet diese teilmechanische Schaltung noch mit Hilfsschützen. Diese Schützen sind im rauhen Baustellenbetrieb anfällig. Diese bekannte teilmechanische Schaltung ist auf ca. 40 io des Vakuumkesselvolumens beschränkt.

Es sind ferner Hochvakuumpumpen bekannt, bei denen grundsätzlich die vakuum- und die wasserfördernden Druckpumpen parallel arbeiten» Jedoch muß 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 Kraftverbrauch 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 hindurehströmt und die Lagerstelle insofern nicht gleichmäßig geschmiert werden kann, als das Fett als Schmiermittel von dem hohen Unterdruck aus den Schmierstellen herausgezogen wird.

Die !Teuerung schaltet gerade diese Uachteile in vollem Umfang aus. Die Neuerung 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, lach 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.

lach einem weiteren Merkmal ermöglicht die in Segmente aufgeteilte Schaltscheibe den Anschluß einer beliebigen Anzahl von Pumpen zur vollautomatischen Schaltung.

Durch eine Abstufung dieser Segmente wird bei vollauotmatischer 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. Sehaltpunkt 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 locken, die auf der S ehalt seile ibe angeordnet sind»

lach einem weiteren Merkmal arbeitet der Schaltschwimmer an seinem höchsten Schwimmpunkt gegen ein Ventil. Dieses 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 über 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 Sehwimmergestänge gegen Transportschäden über den Entleerungsstutzen durch Arretierung geschützt werden.

Durch die neuerungsgemäße Gestaltung stehen so-

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wohl die Wasserpumpe als auch, deren Antrieb im Vakuumkessel, so daß jede Undichtigkeit in der Pumpe "bzw. im Steigrohr unschädlich wird. Die Pumpe hat dabei eine geräumige Eintrittsöffnung, so daß in dem Einlaufstutzen erhöhte Widerstände vermieden werden. Die Pampe kann mit Schaufelrädern, Kanalrädern und dgl ο 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 Premdluftansaugung mit Sicherheit verhindert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der neuerungsgemäßen Vorrichtung ist nachstehend anhand der Zeichnung noch etwas ausführlicher erläutert. In dieser zeigen in rein schematischer Weises

Pig. 1 eine Ansicht der neuerungsgemaßen Vorrichtung

Pig. 2 einen senkrechten Schnitt längs der Linie II-II in Pig. 1

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

Pig. 4 Ansicht der Schaltscheibe mit der Übersetzung vom Schwimmgestänge auf den Segmentausschnitt der Sehaltscheibe der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Mit 1 ist der Vakuumkessel bezeichnet, welcher auf einem Fahrgestell 2 gelagert ist. Am Vakuumkessel 1 ist ein Entleerungsstutzen 3 vorgesehen, der vorzugsweise der Entleerung des Vakuumkessels 1 dient, aber auch den Anschluß einer weiteren Wasserpumpe zuläßt, und neuerungsgemäß sinnvoll an demjenigen Punkt angebracht ist, an dem der Schwimmer in Ruhe lagert, so daß dieser über den Entleerungsstutzen arretiert wird, um Transportbeschädigungen zu verhindern.

Im oberen Bereich des Vakuumkessels 1 sind zwei Saugstutzen 4 angebracht, an welche die Sammelleitung des Absenksystems angeschlossen wird. Der Yakuumkessel 1 ist mit zwei Druckanschlußstutzen 5 versehen. An diesen Druckanschlußstutzen 5 sind Rückschlagventile 6 angeordnet, die den Yakuumkessel 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 10, ein automatisches Belüftungsventil 11 und die mechanische Schaltung 12 angeordnet. Die Luftabsaugung 10 besteht aus einem in den Vakuumkessel 1 hineinragendes Rohr 13? das mit einer Vielzahl von Düsenbohrungen 14 versehen ist. In diesem Düsenrohr 13 ist eine Schwimmerkugel 15 gelagert, die bei Überfüllung des Vakuumskessels 1 an der Dichtfläche 16 abschiebert und so das Eintreten von Sehwallwasser in die Kondenswasserkammer 17 verhindert. Die abgesaugte Luft wird durch die

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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 20 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 Terriegelnde Kugel 22 anhebt. Die einströmende Luft setzt das Vakuum herab. Die Luft wird, um den Unterdruck in der Kondenswasserkammer 17 aufzuheben, in diese über die Leitung 23 eingesteuert. Der Schwimmer 24, der mit dem Schwimmergestänge 25 fest verbunden ist, überträgt über die Welle 26 die Schwimmbewegung auf die Schaltscheibe 27, auf die die G-esamthöhe der Schwimmbewegung - begrenzt durch die Vakuumkesselhöhe - auf ein Segment übersetzt wird. Auf der Schaltscheibe 27 sind Nocken 28 angeordnet, die die Motorschalter 29 betätigen. Dadurch, daß die Nocken 28 in unterschiedlichen Abständen in den Segmenten angeordnet sind, erreicht man eine Abstufung in den Schaltwegen und damit eine vollautomatische Schaltung mi-fe optimal geringsten Schaltungen.

Die Stirnseite des Vakuumbehälters 1 ist als Flansch 30 ausgebildet, um von dieser Stelle aus den Einbau der Bauteile vornehmen zu können.

Die Wirkungsweise der neuerungsgemäßen 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 somit ein Vakuum gebildet. Im vorbestimmten, abgestuften, höchsten Niveau können neuerungsgemäß eine oder mehrere Vakuumpumpen zur Vorhaltung eines Vakuumpolsters 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 der 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 Pumpen!eietung bis zum unteren Niveau h ab, dann schaltet sich die Pampe 9a aus.

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 9"b 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 9b nicht aus. Nach vorstehenden Ausführungen wird eine

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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 9^a und 9b weiter an, so ist dieses ein Zeichen, daß die anfallende Wassermenge die Kapazität beider Pumpen 9a, 9b überschreitet. In dem vorbestimmten abgestuften Niveau c schaltet jetzt die Luftpumpe 19a ab.

Wird durch die Ausschaltung der Luftpumpe 19a die Kapazität der Wasserpumpen 9a und 9b heraufgesetzt und übersteigt diese die anfallende Wassermenge, so sinkt der Wasserspiegel auf das vorbestimmte abgestufte Niveau f zurück und schaltet hier die Luftpumpe 19a wieder ein. Auch hier wird eine vollautomatische Schaltung verwirklicht und durch Abstufung des Niveaus die optimal geringste Schaltzahl erreicht. Bewirkt die alleinige Leistung der Luftpumpe 19b trotzdem noch ein weiteres Ansteigen des Wassers, so erreicht dieses wieder ein vorbestimmtes abgestuftes Niveau, an dem die Luftpumpe 19b abgeschaltet wird.

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 S¹D und damit ein Absinken des Wasserspiegels

bis zum vorbestimmten abgestuften Niveau e zu erwarten. Am Niveaupunkt e schaltet die Luftpumpe 19b wieder ein, das Vakuum 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 man nicht nur den besten Wirkungsgrad, sondern eine Sicherung, wenn eine einzelne Pumpe ausfallen sollte.

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

Schutzansprüche -

Claims (1)

1. Schutzansprüche

   1. Vorrichtung zur Grundwasserabsenkung mittels Vakuumbrunnen, mit einem Vakuumkessel, der mittels einer oder mehrerer Vakuumpumpen ständig evakuiert wird¹, wobei zur Entleerung des Kessels eine oder mehrere Wasserpumpen angeordnet sind, welche den Kessel entleeren, dadurch ge^kennzeichne t, daß als Wasserpumpen Tauchmotorpumpen (9a·, 9"b) vorgesehen sind, bei welchen die Pumpe und der Antrieb in einem Gehäuse zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind, daß diese Tauchmotorpumpen (9a, 9^) und die zur Vorrichtung gehörenden Vakuumluftpumpen (19a, 19b) vorzugsweise vollautomatisch, mechanisch geschaltet werden und die Tauchmotorpumpen (9a, 9^) als Baueinheit in dem Vakuumkessel angeordnet sind.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit vollautomatischer mechanischer Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die vollautomatische Schaltung (12) einen Schwimmer (24) aufweist, der das Gesamtniveau des Vakuumkessels (1) erfaßt.

   ο Vorrichtung nach Anspruch 2,.mit einer das Gesamtniveau erfassenden Sehwimmerschaltung, dadurch gekennzeichnet, 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.

   A 2 -

   - A 2 -

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1 "bis 3, dadurch g e k ennze i ohne t, daß der Schwimmer (12) "bei einer tJberfüllung des Vakuumkessels. (1) im höchsten Schwimmpunkt ein Belüftungsventil (11) mechanisch betätigt, wodurch die Wasserleistung der Vorrichtung heraufgesetzt wird.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eintretende Luft vorzugsweise über eine Leitung (23) der Kondenswasserkammer (17) zugeführt wird, um das Vakuum für die Sehwimmerkugel (15) aufzuheben, wodurch diese bei absinkendem Wasserspiegel auf ihren Sitz zurückfällt, nachdem sie vorher bei vorgehaltenem Vakuum der Abschieberung der Luftabsaugung (10) gedient und so das Eintreten von Schwallwasser verhindert hat.