DE19958319A1 - Abpumpsystem zur Grundwasserabsenkung oder zum Abpumpen von Schlamm- und Hochwassermassen im Katastrophenfall - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abpumpsystem zur Grundwasserabsenkung oder zum Abpumpen von Schlamm- und/oder Hochwassermassen im Katastrophenfall mittels einer Tauchpumpe mit einem Antriebsmotor und einer Pumpeneinrichtung, wobei die Antriebswelle des Antriebsmotors in die Pumpeneinrichtung hineinragt und ein Laufrad antreibt, welches das abzupumpende Medium zentral in Achsrichtung des Laufrades über eine tiefliegende Ansaugöffnung ansaugt und radial durch Zentrifugalbeschleunigung über eine hochliegende Drucköffnung das abzupumpende Medium nach außen drückt. Dazu ist die Drehachse des Antriebsmotors und die Achse der Pumpeinrichtung horizontal angeordnet und die Ansaugöffnung weist eine Schnellkupplungseinrichtung zum Anflanschen von Zusatzeinrichtungen auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abpumpsystem zur Grundwasserabsenkung und zum Abpumpen von Schlamm- und Hochwassermassen im Katastrophenfall mittels einer Tauch­ pumpe mit einem Antriebsmotor und einer Pumpeneinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Abpumpsystem ist aus der Druckschrift DE 196 17 425 bekannt. Dieses Pumpsystem wird üblicherweise als Abwasser- und Fäkalienpumpsystem eingesetzt. Dazu ist der Antriebsmotor über der Pumpeneinrichtung angeordnet, wie es als Beispiel für den Stand der Technik Fig. 4 zeigt. Auf­ grund dieser Anordnung ist die Ansaugöffnung 6 der Pum­ peneinrichtung 2 horizontal und orthogonal zu einer verti­ kalen Drehachse des Pumpsystems ausgerichtet und nimmt ver­ tikal von unten nach oben das abzupumpende Medium 5 durch die Ansaugöffnung auf und drückt es mit Hilfe des um eine vertikale Achse rotierenden Laufrades in eine radial hori­ zontale Richtung aufgrund der Zentrifugalbeschleunigung und erzeugt in der Ebene des Ausgangsflansches 23 einen Druck, der das abzupumpende Medium 5 über den Druckkrümmer 24 in eine vertikale Richtung C umlenkt. Ein derartiges Pumpsy­ stem leistet ausgezeichnete Dienste beim Entleeren von Fä­ kaliengruben, beim Einsatz als Lenzpumpe oder beim Einsatz im Tauchbetrieb. Die Pumpe steht dazu auf einem Pumpgestell 25 mit einer massiven Bodenplatte 26, die eine gewisse Sta­ bilität zur vertikalen Ausrichtung des Pumpensystems ge­ währleisten soll. Das Pumpengestell andererseits sorgt da­ für, daß die Ansaugöffnung 6 einen ausreichenden Abstand zur Bodenplatte 26 hat, wobei dieser Abstand mindestens den lichten Kanaldurchmesser des Kanalrades aufweisen muß, um einen ausreichenden Zufluß von abzupumpendem Medium 5 zu gewährleisten. Aufgrund dieses Abstandes ist der Einsatz dieses Pumpensystems begrenzt, da die Pumpe in den Schlürf­ betrieb übergeht, sobald der Wasserstand A auf die Ebene der Ansaugöffnung 6 abgesunken ist, so daß eine weitere Ab­ senkung des Pegels des abzupumpenden Mediums nicht erreich­ bar ist. Ein weiterer gravierender Nachteil dieses Systems ist, daß die Ansaugöffnung 6 nicht vollständig frei ist, sondern durch das Pumpengestell in seiner Abpumpwirkung be­ hindert wird, insbesondere wenn schwimmende textile Gegen­ stände und schwebende Kunststoffolien in dem abzupumpenden Medium vorhanden sind. Derartige Gegenstände können sich an dem Pumpengestell verfangen und aufgrund ihrer Großflächig­ keit den freien Zufluß zur Pumpe behindern, wodurch der Wirkungsgrad der Lenzpumpe erheblich vermindert wird.

Aufgrund der enormen betriebstechnischen Vorteile der aus dem Stand der Technik nach DE 196 17 425 bekannten Pumpe wie Trockenlauffestigkeit, Notlaufeigenschaften, Unabhän­ gigkeit von zusätzlichen Kühlmedien aufgrund hervorragender Wärmeableitungen über das Kanalrad 19, ist es erstrebens­ wert, für besondere Einsätze, insbesondere für Grundwasser­ absenkungen in Baustellen und Bergwerken für den Einsatz im Katastrophenfall, bei dem Schlamm- und Hochwassermassen un­ gehindert durch schwebende großflächige Gegenstände wie Textilien, Müllsäcke usw. aus begrenzten Räumen abzupumpen sind, die noch bestehenden Nachteile des bekannten Pumpen­ systems zu überwinden.

Deshalb ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für ei­ nen Katastrophenfall und für Grundwasserabsenkungen ein zu­ verlässiges, nicht verstopfungsgefährdetes Pumpensystem zur Verfügung zu stellen, das in abgegrenzten oder überfluteten Bereichen Wasser, Schlammassen, Plastiksäcke, textile Ge­ genstände oder Festkörper mit den Wassermassen ungehindert abpumpen kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Ab­ pumpsystem anzugeben mit dem Schlamm- und/oder Wassermassen bis zu einem vernachlässigbar geringen Schlamm- oder. Was­ serpegel abgepumpt bzw. abgesenkt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 ge­ löst.

Aufgrund der horizontalen Anordnung des Antriebsmotors und der Pumpeneinrichtung ist nun die Ansaugöffnung völlig freistehend und vertikal ausgerichtet und wird von keinem Pumpengestell eingeschränkt oder behindert. Darüber hinaus kann auf einen Druckkrümmer verzichtet werden, da nun der Druckflansch mit der Drucköffnung ohne zusätzlichen Aufwand vertikal ausrichtbar ist. Ferner hat die horizontale Lage der Drehachse des Pumpsystems auch Stabilitätsvorteile, da­ durch daß die Pumpe, die üblicherweise mit ihrer Drehsachse und ihrem Antriebsmotor senkrecht ausgerichtet ist, nun nicht mehr umkippen kann, da sie horizontal ausgerichtet ist. Folglich kann auch auf eine massive Bodenplatte im Zu­ sammenwirken mit einem Pumpengestell verzichtet werden, wo­ mit das Gesamtgewicht des Abpumpsystems vermindert wird und damit der Einsatzbereich erleichtert und vergrößert wird. Insbesondere der Verzicht auf eine massive Bodenplatte bringt für den Einsatz im Katastrophenfall große Vorteile, da das Abpumpsystem einfacher, schneller und leichter an den Einsatzort transportierbar wird.

Zur Ausrichtung des Druckflansches in vertikaler Richtung kann auf Stützelemente nicht vollständig verzichtet werden. Deshalb sind in einer bevorzugten Ausführungsform des Ab­ pumpsystems zum Anordnen des Abpumpsystems in dem Grundwas­ ser oder in den Schlamm- und Hochwassermassen in einer sta­ bilen horizontalen Lage für die Drehachse des Antriebsmo­ tors und einer stabilen vertikalen Lage des Druckflansches Stützelemente am Antriebsmotorende und am Pumpende derart angebracht, daß die Ansaugöffnung im Bereich des Pumpendes völlig freiliegend und, in dem Grundwasser oder in die Schlamm- und Wassermassen über das zugehörige Stützelement in horizontaler Richtung hinausragt. Dieses Hinausragen der Ansaugöffnung in horizontaler Richtung über die zugehörigen Stützelemente hat den Vorteil, daß die Ansaugöffnung völlig frei und ungehindert in die Schlamm- und Wassermassen hin­ einragt. Großflächige textile Gewebestoffe und Kunststoffo­ lien können sich folglich nicht mehr in den Stützelementen verfangen und gleichzeitig die Ansaugöffnung erreichen. So­ mit wird ein sicheres Abpumpen der gesamten Schlamm- und Wassermassen bis zur Oberkante der Ansaugöffnung vorteil­ haft sichergestellt.

Vorzugsweise ist das Laufrad als ein Kanalrad ausgebildet. Derartige Kanalräder haben die aus der Druckschrift DE 196 17 425 bekannten Vorteile. Da im gesamten Pumpengehäuse der lichte Durchmesser des Kanalrades nicht unterschritten wird, sondern sich zum Druckflansch hin der lichte Durch­ messer ständig erweitert, ist ein Verstopfen der Pumpe nur noch dadurch möglich, daß sich ein plattenförmiger steifer Gegenstand mit einer Flächenausdehnung, die größer als die Ansaugöffnung ist, vor diese Ansaugöffnung legt und damit den gesamten Abpumpbetrieb blockiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung ist die Zusatzeinrichtung ein Ansaugkrümmer mit Schnellkupplungseinrichtung, dessen Ansaugöffnungsebene parallel zur Ebene des Bodens des Einsatzbereichs angeord­ net ist, womit die vertikale Ausrichtung der Ansaugöffnung in eine horizontale Ansaugöffnung verlegt wird, die jedoch gegenüber dem Stand der Technik nun freistehend über dem Boden schwebt und nicht von Stützelementen umgeben ist. Ei­ ne derartige Zusatzeinrichtung hat den Vorteil, daß, nach­ dem die Wasser- und Schlammassen einen Pegel durch Abpumpen mit maximaler Pumpleistung erreicht haben, der in die Nähe des obersten Punktes der erfindungsgemäß vertikal ausge­ richteten Ansaugöffnung kommt, mit wenigen Handgriffen die Schnellkupplungseinrichtung der Zusatzeinrichtung an einen Schnellkupplungsflansch der Ansaugöffnung des Abpumpsystems angekoppelt werden kann und nun mittels des Ansaugkrümmers eine Ansaugöffnungsebene zur Verfügung steht, die in gerin­ gem Abstand zur Ebene des Bodens des Einsatzbereiches ange­ ordnet werden kann. Damit kann der Wasserpegel bis auf we­ nige Millimeter über der Ebene des Bodens abgesenkt werden, bevor ein Schlürf- und Trockenlaufbetrieb einsetzt.

Der Antriebsmotor und das Pumpaggregat mit seinem Gehäuse werden zunehmend nach Anflanschen der Zusatzeinrichtung aus den Wassermassen auftauchen und somit nicht mehr von küh­ lenden Wassermassen umgeben sein. Trotzdem ist eine Notab­ schaltung des erfindungsgemäßen Abpumpsystems nicht erfor­ derlich, da die hier bevorzugt eingesetzte Kanalradpumpe ohne jede Zwangskühlung oder Zusatzkühlung des Antriebsmo­ torgehäuses auskommt und hervorragende Notlaufeigenschaften und Trockenlaufeigenschaften besitzt.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Zusatzeinrichtung einen Spiralschlauch mit Schnellkupp­ lungseinrichtung und Rückflußsperre auf. Mit der Schnell­ kupplungseinrichtung an dem einen Ende des Spiralschlauches ist dieser mit wenigen Handgriffen an einen Schnellkupp­ lungsflansch der Ansaugöffnung der Pumpeneinrichtung ankop­ pelbar. Auf dem anderen Ende des Spiralschlauches ist in dieser bevorzugten Ausführungsform eine Rückflußsperre an­ geordnet, die im wesentlichen aus einem in einem Rückfluß­ sperrengehäuse angeordneten Klappenventil besteht, das öff­ net, sobald ein Unterdruck im Spiralschlauch erzeugt wird und das schließt, solange eine Wassersäule im Spiral­ schlauch steht. Diese Zusatzeinrichtung ist insbesondere vorteilhaft bei Katastropheneinsätzen, wenn es darum geht, aus begrenzten Räumen Hochwasser auszupumpen, die zunächst nur über eine geringe Öffnung erreichbar sind. In einem solchen Fall wird die Zusatzeinrichtung in Form eines Spi­ ralschlauches und das Pumpengehäuse mit Wasser gefüllt, das aufgrund der Rückflußsperre den Schlauch zunächst nicht verlassen kann, und dann kann der somit aufgefüllte Spiral­ schlauch über die zur Verfügung stehende Öffnung in den auszupumpenden begrenzten Raum abgelassen werden. Sobald dann das Abpumpsystem in Betrieb genommen wird, öffnet sich die Rückflußsperre und der Abpumpvorgang kann starten.

Die Rückflußsperre kann durch zusätzliche Mechaniken mit einer Freigabevorrichtung versehen sein. Eine derartige Freigabevorrichtung verriegelt die Rückflußsperre so lange, bis der Spiralschlauch mit der Rückflußsperre in dem Hoch­ wasser positioniert ist, und die Verriegelung der Rückfluß­ sperre kann dann beispielsweise über die zusätzliche Mecha­ nik freigegeben werden.

Der Spiralschlauch ist vorzugsweise mit seinem Innendurch­ messer nicht größer als der Kanaldurchmesser des Kanalra­ des. Diese Dimensionierung hat den Vorteil, daß entweder der Durchmesser der Ansaugöffnung, der Rückflußsperre und des Spiralschlauches gleich dem Kanaldurchmesser ist, oder der Innendurchmesser von der Ansaugöffnung über die Rück­ flußsperre, dem Spiralschlauch und der Schnellkupplungsein­ richtung kontinuierlich zunimmt, so daß es innerhalb des Abpumpsystems keine Verengungen gibt, an denen übergroße schwebende Gegenstände beim Abpumpen eine Verstopfung her­ beiführen könnten. Solange alle Innendurchmesser stromauf­ wärts des Kanalrades stufenförmig oder kontinuierlich ab­ nehmen, besteht der große Vorteil, daß das Kanalrad nicht in seiner Abpumpfunktion blockiert werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Schlauchlänge des Spiralschlauchs für eine geodätische Höhe von bis zu 5 m ausgelegt. Diese Begrenzung auf eine geodä­ tische Höhe von 5 m hat den Vorteil, daß noch eine erhebli­ che Abpumphöhenreserve vorhanden ist, bevor die Wassersäule im Abpumpsystem abreißt, zumal mit dieser Beschränkung eine Abpumphöhenreserve von weiteren 5 m in der geodätischen Hö­ he für das Abpumpsystem verbleibt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Drucköffnung vertikal über dem höchsten Punkt der Ansaugöffnung so angeordnet, daß sie über diesen Punkt hin­ ausragt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Drucköff­ nung beim Abpumpen von Wassermassen aus einer Baugrube, ei­ nem Bergwerk oder einer Überschwemmung als erstes heraus­ ragt, noch bevor das Pumpengehäuse sichtbar wird. Diese An­ ordnung kann ausgenutzt werden, um rechtzeitig der Bedien­ mannschaft zu signalisieren, daß Zusatzeinrichtungen an der Ansaugöffnung anzubringen sind, wenn der Wasserpegel weiter abgesenkt werden muß. Bevorzugt ist ein Hinausragen der Oberkante eines Druckflansches mit der Drucköffnung gegen­ über dem obersten Punkt der Ansaugöffnung, um einige Milli­ meter, insbesondere um 5 bis 120 mm. Dazu kann der Druck­ flansch zusätzlich mit einem Schnellkupplungseinsatz vor­ zugsweise versehen sein, um die sich anschließende Druck­ leitung mit dem Druckflansch und der Pumpe zu koppeln.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Druckflansch mit der Drucköffnung eine außenliegende Leuchtfarbenmarkierung auf, die sichtbar und warnend auf­ leuchtet, sobald der Druckflansch aus dem Grundwasser oder den Schlamm- und Hochwassermassen herausragt. Mit einer derartigen Leuchtfarbenmarkierung wird die Bedienungsmann­ schaft vorgewarnt, daß in Kürze der Schlürfbetrieb beginnt, bei dem die Pumpenleistung extrem abfällt und schließlich keine Fördermenge mehr mit der vorgesehenen Tauchpumpe er­ reicht werden kann. Da der Druckflansch den obersten Be­ reich des Abpumpsystems bildet, ist er geradezu prädesti­ niert, ein Leuchtfarbensignal beim Auftauchen aus dem Was­ serspiegel zu vermitteln.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Antriebsmotor der Tauchpumpe selbst im Schlürf- und Troc­ kenlaufbetrieb ohne Abschaltungsfunktion zeitlich unbe­ grenzt weiter betreibbar. Dieses Merkmal kann mit herkömm­ lichen und konventionellen Tauchpumpen nicht erreicht wer­ den, da herkömmliche bzw. konventionelle Tauchpumpen zur Kühlung in einem inneren Kühlkreislauf in dem Antriebsmotor einsetzen, so daß bereits nach wenigen Minuten ein konven­ tioneller Antriebsmotor, der auf eine Umwälzkühlung ange­ wiesen ist, beschädigt wird und sich bei fortlaufendem Trockenlaufbetrieb durch Überhitzung selbst zerstört.

Trotz dieser hervorragenden Trockenlauf- und Notlaufeigen­ schaften kann das Abpumpsystem in einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform einen elektro-mechanischen oder elektrischen Was­ serpegelmelder aufweisen, der vor dem Absinken des Was­ serpegels unter den obersten Punkt der Ansaugöffnung eine akustische und/oder visuelle Warnmeldung ausgibt. Dieses ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine derartige Warnmeldung fernab des Einsatzortes des Abpumpsystems oder zentral für mehrere räumlich verteilte Abpumpsysteme erfaßt werden soll. Dazu gibt der Wasserpegelmelder ein Signal aus, sobald ein vorgegebener Wasserpegel erreicht ist, wo­ bei dieser Wasserpegel noch ausreichend die Ansaugöffnung versorgt, ohne in den Schlürfbetrieb überzugehen. Sobald das Warnsignal von der Bedienmannschaft wahrgenommen wird, kann eine der Zusatzeinrichtungen über die Schnellkupp­ lungseinrichtung an das Pumpaggregat angeflanscht werden, um damit ein weiteres Absenken des Wasserspiegels zu bewir­ ken.

Ferner weist das Abpumpsystem vorzugsweise eine Steuer­ schaltung mit einer Abschalteinrichtung für den Antriebsmo­ tor auf, die in Wirkverbindung mit dem Wasserpegelmelder steht und anspricht, noch bevor der Wasserpegel unter den obersten Punkt der Ansaugöffnung absinkt. Mit dieser auto­ matischen Abschaltung des Abpumpsystems kann sichergestellt werden, daß die Bedienmannschaft ausreichend Zeit hat, um sich für eine der Zusatzeinrichtungen für ein zusätzliches weiteres Abpumpen zu entscheiden.

Darüber hinaus weist das Abpumpsystem eine Steuerschaltung mit einer Einschalteinrichtung auf, die freigegeben wird, sobald eine Zusatzeinrichtung vorzugsweise in Form eines Ansaugkrümmers oder eines Spiralschlauches an die Ansaug­ öffnung angeflanscht ist. Eine derartige Einschalteinrich­ tung stellt sicher, daß ein Wiederanlaufen des Abpumpsy­ stems erst erfolgen kann, wenn ein Sensor oder Schalter das Anflanschen einer Zusatzeinrichtung bestätigt hat.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das System eine Steuerschaltung mit einer Umschalt­ einrichtung auf, die zwischen einem Wasserpegel ohne An­ saugkrümmer und einem Wasserpegel mit Ansaugkrümmer um­ schaltbar ist und an die unterschiedlichen Betriebsanforde­ rungen anpaßbar ist, so daß sie auch geeignet ist, zwischen einem Dauerbetrieb und einem Impulsbetrieb und umgekehrt umzuschalten. Insbesondere der Impulsbetrieb ist mit her­ kömmlichen Abpumpsystemen nicht realisierbar, da eine schnelle Folge von Wiedereinschaltungen des Pumpsystems ei­ ne hohe Wärmebelastung des Pumpsystems darstellen, die nor­ male Tauchpumpenantriebsmotoren ohne Beschädigung nicht überstehen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, das Abpumpsystem mit einem flexiblen Druckschlauch mit Spiralverstärkung auszustatten, der an dem Druckflansch mit Drucköffnung ankoppelbar ist. Ein der­ artiges System hat den Vorteil, daß der Druckschlauch sich eng an das Pumpen- und Antriebsmotorgehäuse anlegen kann, so daß das gesamte Abpumpsystem mit Druckschlauch durch engste Öffnungen einführbar ist, so daß vorzugsweise das Abpumpsystem mit einem angeschlossenen flexiblen Druck­ schlauch im Katastrophenfall noch durch Öffnungen und/oder Schächte von 600 mm lichten Durchmesser abseilbar ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Abpumpsystem einen Tragegriff aufweist, der sich quer zur Längsachse über die gesamte Breite des Ab­ pumpsystems erstreckt und über dem Schwerpunkt des Systems angeordnet ist. Mit einem derartigen Tragegriff wird ge­ währleistet, daß das Abpumpsystem zu den unterschiedlichen Einsatzorten leicht und sicher getragen werden kann. Dar­ über hinaus sind vorzugsweise Tragegriffe, die sich in Längsrichtung und zu beiden Seiten der Drucköffnung symme­ trisch zum Schwerpunkt erstrecken, vorgesehen, so daß das Abpumpsystem von zwei Bedienungspersonen von einem Einsat­ zort zum nächsten tragbar wird. Die Bezugnahme auf den Schwerpunkt ist deshalb erforderlich, um eine sichere Hand­ habung des Abpumpsystems beim Ortswechsel zu gewährleisten.

Zum Ablassen des Abpumpsystems in engen Schächten oder durch enge Öffnungen weist das System eine ringförmige oder offene Öse über seinem Schwerpunkt auf, in die ein Haken bzw. ein Ring zum geführten Ablassen des Systems in das Grundwasser oder in die Schlamm- und/oder Hochwassermassen einhängbar ist. Eine derartige zentrale Öse bietet die Si­ cherheit, daß auf weitere Führungshilfen verzichtet werden kann, solange das Pumpensystem an der Öse hängt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung teil­ weise im Querschnitt in zwei Betriebszuständen mit und ohne Ansaugkrümmer.

Fig. 2 zeigt die Ausführungsform der Erfindung der Fig. 1 mit angekoppeltem Ansaugkrümmer als Zu­ satzeinrichtung.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung teil­ weise im Querschnitt mit angekoppeltem Spiral­ schlauch.

Fig. 4 zeigt eine konventionelle Anordnung von An­ triebsmotor und Pumpeneinrichtung im Tauchpum­ penbetrieb.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung teilweise im Querschnitt in zwei Betriebszuständen mit und ohne An­ saugkrümmer 10. Der Betriebszustand ohne Ansaugkrümmer wird im rechten Teil der Abbildung gezeigt, die ein Abpumpsystem zur Grundwasserabsenkung oder zum Abpumpen von Schlamm- und Hochwassermassen im Katastrophenfall mittels einer Tauch­ pumpe mit einem Antriebsmotor 1 und einer Pumpeneinrichtung 2 zeigt. Dazu ragt die Antriebswelle 3 des Antriebsmotors 1 in die Pumpeneinrichtung 2 hinein. Die Antriebswelle 3 treibt ein Laufrad 4 an, das das abzupumpende Medium 5 zen­ tral in Achsrichtung des Laufrades 4 über eine Ansaugöff­ nung 6 ansaugt und radial durch Zentrifugalbeschleunigung über eine hochliegende Drucköffnung 7 das abzupumpende Me­ dium nach außen drückt.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Drehachse des Antriebsmotors 1 und die Achse der Pumpeneinrichtung 2 horizontal angeordnet und die Ansaugöffnung 6 weist eine Schnellkupplungseinrichtung 8 auf, die zum Anflanschen ei­ ner Zusatzeinrichtung 9 dient, wobei in Fig. 1 diese Zu­ satzeinrichtung aus einem Ansaugkrümmer 10 bestehen kann.

Als Pumpenaggregat wurde für dieses Abpumpsystem eine RM- Pumpe der Firma Spechtenhauser Pumpen GmbH eingesetzt, die sich als vertikal eingebaute Pumpe als Tauchpumpe in vielen Anwendungsbereichen bewährt hat. Gerade in Katastrophenfäl­ len, bei denen man auch mit Beschädigung von Gasanlagen in geschlossenen Räumen rechnen muß, hat sich der Pumpentyp RM 130 EX bewährt, wobei die Abkürzung EX eine explosionsge­ schützte Ausführungsform bezeichnen soll.

In Fig. 1 ist ein derartiges Pumpenaggregat dargestellt, das einen Pumpenwirkungsgrad von 72% nachweislich erreicht und eine maximale Förderleistung von 2.100 l/min bei einer Antriebsmotorleistung von 3 kW aufweist. Diese Pumpe zeich­ net sich außerdem durch eine außergewöhnlichen Laufrufe und einem Höchstmaß an Verstopfungsfreiheit aus, wobei dieser Pumpentyp des Beispiels 1 Schmutz- und Abwasser mit croßen Fest- und Faserstoffen bis zu einer Korngröße von 80 mm oh­ ne jede Vorzerkleinerung fördern kann. Aufgrund ihrer be­ sonderen Eigenschaften können diese Pumpen ohne Zwangsküh­ lung auch dann störungsfrei weiterarbeiten, selbst wenn der Antriebsmotor mit seinem Motorgehäuse bereits nicht mehr überflutet ist. In diesem Trockenlaufzustand kann die Pumpe im gesamten Kennlinienbereich selbst im Dauer- und Inter­ vallbetrieb weiter bei Umgebungstemperaturen bis zu 40°C eingesetzt werden. In Sonderausführung kann die Pumpe auch noch bei Umgebungstemperaturen von 90°C einwandfrei in ei­ nem Trockenlaufzustand arbeiten. Bei dieser Pumpenart ent­ fällt jede verstopfungsanfällige Motormantelstromkühlung und jedes Temperaturüberwachungssystem mit beispielsweise Temperaturüberwachungssensoren im Motorgehäuse. Damit sind die Pumpen nicht nur äußerst ökonomisch sondern auch äu­ ßerst temperaturbeständig und robust, so daß lediglich eine Absicherung in Form eines Motorschutzschalters besteht. Ei­ ne Pumpe dieses Typs in Leichtmetallausführung wiegt nur 42 kg, ist aber in dieser Ausführungsform nicht explosions­ geschützt, während die explosionsgeschützte Pumpe nach den harmonisierten europäischen Normen EN 50014 1977 und EN 50018 1977 für die Zündschutzart EEx d IIB T4 aus Grauguß hergestellt ist und damit fast das doppelte Gewicht der Leichtmetallausführungsform erreicht.

Wie Fig. 1 in der rechten Hälfte deutlich zeigt, ragt bei dem horizontal ausgerichteten Abpumpsystem die Ansaugöff­ nung frei in die Wasser- bzw. Schlammassen hinein und über­ ragt das Stützelement 13 am Pumpenende deutlich, so daß langgestreckte oder faserartige oder folienartige schweben­ de Gegenstände direkt in die Ansaugöffnung hineingelangen können, ohne Stützelemente überwinden zu müssen, wie es ei­ ne vertikale Ausrichtung der Drehachse von Antriebsmotor 1 und Pumpeinrichtung 2 gemäß Fig. 4 zur Folge hat.

Mit den Stützelementen 13 und 14 wird die Lage der Pumpe im abzupumpenden Medium 5 stabilisiert und im Katastrophenfall kann das gesamte Abpumpsystem ohne großen Aufwand in die abzupumpenden Wassermassen abgeseilt werden. Dazu weist das System eine ringförmige oder offene Öse über seinem Schwerpunkt auf, in die ein Haken bzw. Ring für ein geführ­ tes Ablassen des Systems in das Grundwasser oder in die Schlamm- und/oder Hochwassermassen einhängbar ist. Nach An­ werfen der Pumpe in diesem Betriebszustand kann der Wasser­ stand A bis auf die obere Pegelhöhe 11a abgesenkt werden, bevor der Schlürfbetrieb beginnt. Sobald ein Schlürfbetrieb einsetzt, geht die Förderleistung drastisch herunter, so daß noch vor dem Erreichen der oberen Pegelhöhe 11a mit Hilfe der Schnellkupplungseinrichtung 8 eine Zusatzeinrich­ tung 9 an die Ansaugöffnung 6 angeflanscht oder angekoppelt werden sollte. Wenn, wie im linken Teil der Fig. 1 ge­ zeigt, ein Ansaugkrümmer 10 als Zusatzeinrichtung 9 einge­ setzt wird und über die Schnellkupplungseinrichtung 8 mit dem Abpumpsystem verbunden wird, können Grundwasser- und/oder Schlamm- und Hochwassermassen bis zu 4 einer unte­ ren Pegelhöhe 11b für den Restwasserstand B, der nur wenige Millimeter über dem Boden 12 liegt, abgepumpt werden.

Zur Anzeige, daß der Wasserstand A sich dem höchsten Punkt der Ansaugöffnung 6 und damit der kritischen oberen Pegel­ höhe 11a nähert, ist ein elektronischer Wasserpegelmelder vorgesehen, der rechtzeitig die Bedienungsmannschaft aku­ stisch und/oder visuell auffordert, Zusatzeinrichtungen 9 anzubringen, falls ein weiteres Absenken des Wasserpegels erforderlich wird.

Um die Sicherheit des Systems zu erhöhen, ist an der Druck­ öffnung 7 ein Druckflansch 18 mit Leuchtfarbenmarkierung vorgesehen, wobei die Leuchtfarbenmarkierung sichtbar und warnend aufleuchtet, sobald der Druckflansch 18 aus den Grundwasser-, Schlamm- und/oder Hochwassermassen heraus­ ragt. In dem Augenblick kann die Bedienungsmannschaft ein­ greifen und die freiliegende, in die Wassermassen hineinra­ gende Ansaugöffnung 6 mit einer Zusatzeinrichtung 9 versor­ gen. Deutlich ist auch in Fig. 1 der Unterschied zwischen dem erreichbaren Wasserstands im ersten Betriebszustand oh­ ne Ansaugkrümmer 10, der bei der oberen Pegelhöhe 11a liegt, und dem erreichbaren Wasserstand im zweiten Be­ triebszustand mit Ansaugkrümmer 10 zu sehen, der nach dem Abpumpen der Schlamm- und Wassermassen bei der vernachläs­ sigbar niedrigen unteren Pegelhöhe 11b liegt.

Dieser zweite Betriebszustand wird noch deutlicher mit der Fig. 2, die eine Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 zeigt, jedoch mit vollständig angekoppeltem Ansaugkrümmer 10 als Zusatzeinrichtung 9. Praktisch im gesamten Bereich des Bodens 12 wird nun der niedrige Restwasserstand B er­ reicht, bevor der Schlürfbetrieb bei unteren Pegelhöhe 11b einsetzt und damit die Förderleistung der Pumpe gegen Null absinkt. Dieser niedrige Pegel 11b kann wenige Millimeter über der tiefsten Stelle des Bodens 12 eines abzupumpenden Bereichs liegen. Vorzugsweise liegt dieser niedrige Pegel 11b zwischen 5 und 150 mm über dem niedrigsten Punkt eines Bodenbereichs. Gleiche Bezugszeichen in der Fig. 2 zeigen die gleichen Funktionselemente wie in Fig. 1, so daß eine Beschreibung derselben weggelassen werden kann.

Besonders ist in Fig. 2 auf die Ausbildung des Laufrades als Kanalrad 19 hinzuweisen, dieses Kanalrad 19 bildet im wesentlichen einen Krümmer, der den Wasserstrom aus der ho­ rizontalen Richtung in eine radiale Richtung schleudert und schließlich durch die Anordnung eines Druckkrümmers 24 die Strömungsrichtung von einer horizontalen in eine vertikale Richtung umlenkt. Aufgrund der Rotation des Kanalrades 19 bei gleichbleibendem Kanalinnendurchmesser müssen schweben­ de langgestreckte Feststoffe des Mediums 5 nicht zerklei­ nert werden, solange sie flexibel sind, und können unmit­ telbar mit den Wassermassen in Pfeilrichtung C abgepumpt werden.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung teilweise im Querschnitt mit angekoppeltem Spiralschlauch 22, wobei diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abpumpsystems immer dann angewendet wird, wenn das Pumpenaggregat mit an­ geflanschter Pumpeneinrichtung 2 nicht durch eine Öffnung 27 beispielsweise im Mauerwerk in einen überfluteten Kel­ lerraum 28 abgelassen werden kann. Für einen solchen Fall ist der Spiralschlauch 22 an seinem Einlaßende mit einer Rückflußsperre 21 ausgestattet, die im wesentlichen aus ei­ ner Klappe 20 besteht, die geschlossen ist, sobald eine Wassersäule im Spiralschlauch 22 steht und die sich öffnet, sobald ein Unterdruck in dem Spiralschlauch 22 nach Anwer­ fen des Abpumpsystems auftritt. Diese spezielle Ausbildung des Abpumpsystems hat den Vorteil, daß das Abpumpsystem auch im Trockenaufbau eingesetzt werden kann und zum Anfah­ ren des Systems lediglich der Spiralschlauch 22 und die Pumpeneinrichtung 2 mit Wasser zu überfluten sind. Nach dem Überfluten der Pumpeneinrichtung 2 und des Spiralschlauches 22 bei geschlossener Rückflußsperre kann der Spiralschlauch 22 durch die enge Öffnung 27 im Kellermauerwerk in den überfluteten Kellerraum 28 abgelassen werden.

Mit diesem Spiralschlauch 22 wird die Ansaugöffnung 6, die ursprünglich am Pumpengehäuse angeordnet war in vorteilhaf­ ter Weise, auf das eingetauchte Ende des als Ansaugschlauch wirkenden Spiralschlauches 22 transformiert, so daß der Wasserpegel bis zu einer Pegelhöhe 11b in dem Kellerraum abgepumpt werden kann. Um ein Verstopfen der Ansaugöffnung durch den Boden 12 des Kellerraums zu vermeiden, sind Ab­ standshalter 29 an dem Gehäuse 30 der Rückflußsperre 21 an­ gebracht. Mit dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung können geodätische Höhen vorzugsweise von bis zu 5 m überwunden werden und somit ein wirkungsvolles Absaugen hochwasserüberfluteter Räume bewirkt werden.

Fig. 4 zeigt eine konventionelle Anordnung von Antriebsmo­ tor 1 und Pumpeneinrichtung 2 in einem herkömmlichen Tauch­ betrieb, wie er bereits in der Beschreibungseinleitung er­ örtert wurde, wobei mit Fig. 4 deutlich zu erkennen ist, daß ein blindes Ablassen einer derartigen Pumpe in ein Grundwasser oder in einen überschwemmten Raum riskant ist, denn die Pumpe wird sich nicht ohne weiteres in der verti­ kalen Positionen halten lassen, sondern vielmehr aufgrund der im Katastrophenfall üblichen unvorhersehbaren Bedingun­ gen eine beliebige Lage nach dem Absenken einnehmen, so daß eine gezielte Steuerung und Umschaltung zwischen unter­ schiedlichen Betriebszuständen praktisch unmöglich wird. Auch ist es bei dieser Konstruktion so gut wie ausgeschlos­ sen, daß das Betriebspersonal an die Ansaugöffnung ein Zu­ satzgerät anschließen kann, um den relativ hohen Restpegel 11a des Wassers weiter abzusenken.

Bezugszeichenliste

1

Antriebsmotor

2

Pumpeneinrichtung

3

Antriebswelle

4

Laufrad

5

Medium

6

Ansaugöffnung

7

Drucköffnung

8

Schnellkupplungseinrichtung

9

Zusatzeinrichtung

10

Ansaugkrümmer

11

a obere Pegelhöhe

11

b untere Pegelhöhe

12

Boden

13

Stützelement

14

Stützelement

15

Antriebsmotorende

16

Pumpenende

18

Druckflansch

19

Kanalrad

20

Klappe der Rückflußsperre

21

Rückflußsperre

22

Spiralschlauch

23

Ausgangsflansch

24

Druckkrümmer

25

Pumpengestell

26

Bodenplatte

27

Öffnung im Mauerwerk

28

Kellerraum

29

Abstandshalter

30

Gehäuse der Rückflußsperre
A, B Wasserstände
C Strömungsrichtung der Wassermassen

Claims (21)

1. Abpumpsystem zur Grundwasserabsenkung oder zum Abpumpen von Schlamm- und/oder Hochwassermassen im Katastrophen­ fall mittels einer Tauchpumpe mit einem Antriebsmotor (1) und einer Pumpeneinrichtung (2), wobei die An­ triebswelle (3) des Antriebsmotors (1) in die Pum­ peneinrichtung (2) hineinragt und ein Laufrad (4) an­ treibt, welches das abzupumpende Medium (5) zentral in Achsrichtung des Laufrades (4) über eine tiefliegende Ansaugöffnung (6) ansaugt und radial durch Zentrifugal­ beschleunigung über eine hochliegende Drucköffnung (7) das abzupumpende Medium (5) nach außen drückt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Antriebsmotors (1) und der Pumpenein­ richtung (2) horizontal angeordnet sind und die Ansaug­ öffnung (6) eine Schnellkupplungseinrichtung (3) zum Anflanschen von Zusatzeinrichtungen (9) aufweist.

2. Abpumpsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anordnen des Abpumpsystems in dem Grundwasser oder in den Schlamm- und/oder Hochwassermassen in einer stabilen horizontalen Lage Stützelemente (13, 14) am Antriebsmotorende (15) und am Pumpenende (16) derart angebracht sind, daß die Ansaugöffnung (6) im Bereich des Pumpenendes (16) völlig freiliegend und in dem Grundwasser oder in die Schlamm- und/oder Wassermassen über das zugehörige Stützelement (13) in horizontaler Richtung hinausragt.

3. Abpumpsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Laufrad (4) ein Kanalrad (19) ist.

4. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzeinrichtung (9) ein Ansaugkrümmer (10) mit Schnellkupplungseinrichtung (8) ist, dessen Ansaugöffnungsebene (11b) parallel zur Ebene des Bodens (12) des Einsatzbereiches angeordnet ist.

5. Abpumpsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzeinrichtung (9) einen Spiralschlauch (22) mit Schnellkupplungseinrichtung (8) und Rückflußsperre (21) aufweist.

6. Abpumpsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiralschlauch (22) im Innendurchmesser nicht größer als der Kanaldurchmesser des Kanalrades (19) ist.

7. Abpumpsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schlauchlänge des Spiralschlauches (22) für eine geodätische Höhe (h) bis zu 5 m ausgelegt ist.

8. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucköffnung (7) verti­ kal über dem höchsten Punkt der Ansaugöffnung (6) hin­ ausragend angeordnet ist.

9. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante eines Druck­ flansches (18) mit der Drucköffnung (7) über den ober­ sten Punkt der Ansaugöffnung (6) um einige Millimeter, vorzugsweise um 5 bis 120 Millimeter hinausragt.

10. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckflansch (18) mit der Drucköffnung (7) eine außenliegende Leuchtfarben­ markierung aufweist, die sichtbar und warnend aufleuch­ tet, sobald der Druckflansch (18) aus dem Grundwasser oder den Schlamm- und/oder Hochwassermassen herausragt.

11. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (1) der Tauchpumpe selbst im Schlürf- und Trockenlaufbetrieb ohne Abschaltfunktion zeitlich unbegrenzt weiter be­ treibbar ist.

12. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System einen elektroni­ schen Wasserpegelmelder aufweist, der vor dem Absinken des Wasserpegels unter den obersten Punkt der Ansaug­ öffnung (6) eine akustische und/oder visuelle Warnmel­ dung ausgibt.

13. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Steuer­ schaltung mit einer Abschalteinrichtung für den An­ triebsmotor (1) aufweist, die in Wirkverbindung mit ei­ nem Wasserpegelmelder steht und anspricht, bevor der Wasserpegel unter den obersten Punkt der Ansaugöffnung (6) absinkt.

14. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Steuer­ schaltung mit einer Einschalteinrichtung aufweist, die freigegeben wird, sobald eine Zusatzeinrichtung (9), vorzugsweise ein Ansaugkrümmer (10) an die Ansaugöff­ nung (6) angeflanscht ist.

15. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Steuer­ schaltung mit einer Umschalteinrichtung aufweist, die zwischen einem Wasserpegel ohne Ansaugkrümmer (10) und einem Wasserpegel mit Ansaugkrümmer (10) umschaltbar ist und an die unterschiedlichen Betriebsanforderungen anpaßbar ist.

16. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Steuer­ schaltung aufweist, die mit einer Umschalteinrichtung von Dauerbetrieb auf Impulsbetrieb und umgekehrt ausge­ stattet ist.

17. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System einen flexiblen Druckschlauch mit Spiralverstärkung aufweist, der an einen Druckflansch (18) mit Drucköffnung (7) ankoppel­ bar ist.

18. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System mit einem ange­ schlossenen Druckschlauch im Katastrophenfall noch durch Öffnungen von 600 mm lichtem Durchmesser abseil­ bar ist.

19. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System einen Tragegriff aufweist, der sich quer zur Längsachse über die gesamte Breite des Abpumpsystems und über dem Schwerpunkt des Systems angeordnet ist.

20. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System Tragegriffe auf­ weist, die sich in Längsrichtung erstrecken und zu bei­ den Seiten der Drucköffnung (7) symmetrisch zum Schwer­ punkt angebracht sind.

21. Abpumpsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine ringförmige oder offene Öse über seinem Schwerpunkt aufweist, in die ein Haken bzw. Ring zu einem geführten Ablassen des Systems in das Grundwasser oder in die Schlamm- und/oder Hochwassermassen einhängbar ist.