DE2006659B2

DE2006659B2 - Unterwassertank

Info

Publication number: DE2006659B2
Application number: DE2006659A
Authority: DE
Inventors: William J. Bandy Jun.; William K. E. Morris; Grant M. Stainbrook
Original assignee: Rohrer Properties Inc Akron Ohio (vsta)
Current assignee: Rohrer Properties Inc Akron Ohio (vsta)
Priority date: 1969-02-14
Filing date: 1970-02-13
Publication date: 1978-09-28
Also published as: GB1266483A; FR2035450A5; US3572506A; DE2006659C3; JPS4844524B1; DE2006659A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Unterwassertank zur Speicherung von Flüssigkeiten, insbesondere von Abwässern, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus einer Reihe von Gründen ist es häufig wünschenswert, Flüssigkeiten unter Wasser zu lagern. Einer der Gründe besteht selbstverständlich darin, Platz zu sparen, wenn es darum geht, wertvolles Land von dem hier vorliegenden Zweck auszunehmen. Außerdem sind noch ästhetische Gründe maßgeblich, da eine Unterwasseranlage nahezu unsichtbar ist.

Es ist außerdem bekannt, daß bei Sturmeinwirkung eine ungewöhnlich große Abwassermenge durch die Kanalisation strömt und diese zum Überlaufen bringen kann. Es ist deshalb erstrebenswert, eine Möglichkeit zur Speicherung von überschüssigen Abwässern zu haben und Unterwassertanks hierfür vorzusehen.

Ein Unterwassertank der eingangs genannten Art ist aus der US-Patentschrift 31 13 699 bekannt. Er weist einen in sich geschlossenen Rohrrahmen auf, der auf dem Grund eines Gewässers verankert wird. Wenigstens eine der am Rohrrahmen befestigten Wandungen ist flexibel und kann mit der Füllmenge »atmen«. Ein Rohranschluß ist vorgesehen, welcher dem Füllen und dem Entleeren des Tanks dient. Beim Füllen des Tanks werden jedoch von der Flüssigkeit auch mehr oder weniger feste Partikel mitgeführt. Bei dem bekannten Tank ist nicht Sorge dafür getragen, daß diese zur Ablagerung im Tank neigenden Partikel bei der Entleerung auch wieder zuverlässig ausgetragen werden. ^b"'

Aus der britischen Patentschrift 10 74 725 ist ein Unterwassertank bekannt, der zur Speicherung von Flüssigkeiten bestimmt ist, die leichter als Wasser sind.

Ein ringförmiger Schwimmer sowie eine Kuppel sind vorgesehen, wobei der Schwimmer am Meeresboden über Beine verankert ist Ein Bodenelement ist nicht vorhanden. Maßnahmen zur Vermeidung von Partikelablagerungen sind verständücherweise hier nicht vorgesehen. Sie wären auch nicht notwendig, da Partikel über den offenen Boden einfach ausfallen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Unterwassertank der eingangs genannten Art so auszubilden, daß von der Flüssigkeit eingetragene Partikel beim Entleeren des Tanks zuverlässig wieder mitgenommen werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs beschriebene Erfindung gelöst; eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Anspruch 2 beschrieben.

Auch bei vielen Füll- und Entleerungsvorgängen bleibt der Tank somit frei von nennenswerten Ablagerungen und braucht nicht gewartet zu werden. Wartungsarbeiten würden bei dem unter Wasser angeordneten Tank besonders kostspielig. Kleine, verbleibende Ablagerungen können mit der im Anspruch 2 beschriebenen Sprüheinrichtung ausgewaschen werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf den Tank;

F i g. 2 einen seitlichen Schnitt durch den Tank auf dem Grund eines Sees;

F i g. 3 die perspektivische Ansicht des Rohranschlusses, teilweise im Schnitt;

F i g. 4 eine Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform des Rohranschlusses, ähnlich der F i g. 3.

Zunächst wird auf F i g. 2 Bezug genommen. Ein Tank, der insgesamt mit 10 bezeichnet ist, enthält einen Rohrrahmen 50, ein Entlüftungsventil 20, einen Rohranschluß 30 und eine den jeweiligen Flüssigkeitsstand anzeigende Tiefenmeßvorrichtung 40.

Zur Aufnahme des Tanks im Seeboden wird zunächst eine muldenförmige Aufnahmefläche ausgehoben. Diese wird mit Steinen 90 ausgefüllt. Ein Stützblock 70 aus Beton bildet eine feste Unterlage für den Tank.

Eine Rohrleitung 60 zum Füllen und Entleeren des Tanks führt von dem Kanalisationssystem zu dem Rohranschluß 30, wobei der Bereich unmittelbar neben diesem Rohranschluß mit Sand oder anderem geeigneten Material angefüllt wird. Ein Überdruckventil 61 wird aus Sicherheitsgründen an der Rohrleitung 60 vorgesehen.

Der Tank selbst weist eine obere 11 und eine untere Tankwandung 12 auf. Mindestens die obere Tankwandung besteht aus einer flexiblen Membran, die faltbar bzw. zusammenklappbar ist. Die untere Tankwandung 12 kann entweder aus Stahl oder aus einer zweiten flexiblen Membran bestehen. Die strichpunktierten Linien in Fig.2 zeigen die obere Tankwandung 11 in ihrer zusammengeklappten Lage, die eingenommen wird, wenn der Tank leer ist. Die beiden Tankwandungen sind an dem Rohrrahmen 50 nahe der Mittellinie des Rohrs angebracht und bilden daher einen geschlossenen Innenraum.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Rohrrahmen 50 eine achteckige Form auf. Er besitzt außerdem eine Anzahl von Sprühdüsen, die in den Innenraum des Tanks münden und diesen ausspülen können. In der Praxis bestehen die Sprühdüsen einfach aus einer Anzahl von Öffnungen 51, die an der Innenseite des Rohrrahmens 50 angeordnet und in das

Innere des Tanks gerichtet sind. Der Rohrrahmen 50 ist über eine Rohrleitung 52 an eine Pumpe 53 angeschlossen, die dazu dient, Wasser unter hohem Druck durch die Rohrleitung 52, in den Rohrrahmen 50, durch die Sprühdüsen und schließlich in das Innere des Tanks zu führen. Auf diese Weise kann der Tank gesäubert werden, ohne daß er ausgebaut werden müßte.

Der Tank weist außerdem, wie auch aus F i g. 1 hervorgeht, ein Entlüftungsventil 20 auf, das an der oberen Tankwandung 11 angeordnet ist und dazu dient, Gase, die sich innerhalb des Tanks während der Lagerung von Abwässern bilden, nach außen abzuführen. Die Tiefenmeßeinrichtung 40 mit einem Blasenbildner ist vorgesehen, um zu ermitteln, wie weit sich jeweils die Spitze des Tanks unterhalb der Wasseroberfläche befindet, um daraus den Tankinhalt zu bestimmen.

Wie aus F i g. 3 hervorgeht, weist der Rohranschluß, der insgesamt mit 30 bezeichnet ist, eine Bodenverstärkungsplatte 211 auf, die am Boden des Tanks angebracht und dort, beispielsweise mit Schrauben, an dem Stützblock 70 befestigt ist.

Auf der Bodenverstärkungsplatte 211 ist eine Abdeckung 212 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel von Fig.3 aus einer runden Seitenwandung 213 und einer damit verbundenen Wandung 214 besteht Letztere ist im Querschnitt gebogen und weist eine verhältnismäßig flache Oberseite 215 auf. Diese Oberseite ist mit einer Vielzahl von öffnungen 216 versehen, sowie mit einem Verteilerkonus 217, der mit seiner Basis mit der Oberseite 215 verbunden ist und sich von dieser aus nach unten erstreckt

Die Seitenwandung 213 der Abdeckung 212 waist eine Vielzahl von öffnungen 213a auf, die ringsum an der Kante der Seitenwand in der Nähe der Bodenverstärkungsplatte 211 angeordnet sind. Die Höhe dieser öffnungen 213a ist in der gezeigten Ausführungsform nicht größer als der Durchmesser der öffnungen 216. Dieses Verhältnis soll sicherstellen, daß Teilchen, die durch die öffnungen 216 durchgelangen, wenn der Tank gefüllt wird, auch durch die öffnungen 213a der Abdeckung wieder hindurchgesaugt werden können, wenn der Tank ausgepumpt wird.

Die Bodenverstärkungsplatte 211 weist eine Einlaß-Auslaßöffnung 2Ua auf, die oberhalb der Rohrleitung 60 angeordnet ist Der Verteilerkonus 217 ist an der Oberseite 215 der Abdeckung 212 so angebracht, daß er sich in konzentrischer Lage gegenüber der Einlaß-Auslaßöffnung 211 a befindet.

Es ist bekannt, daß die volumentrische Durchflußmenge je Zeiteinheit gleich der Durchschnittsgeschwindigkeit der Strömung mal der Querschnittsfläche der (inkompressiblen) Strömung ist (Q = A V). Da Q als konstant angenommen werden kann, kann die volumetrische Durchflußmenge dazu benutzt werden, die Gesamtfläche der öffnungen 116 so zu bestimmen, daß die gewünschte Geschwindigkeit in der Abdeckung 212 am Rohranschluß 30 erzielt wird. Die Bestimmung der Größe der öffnungen 216 wird deshalb zu einer einfachen mathematischen Rechnung, wenn die Durchschnittsgeschwindigkeit und die Querschnittsfläche des Rohrs vorgegeben sind.

Wenn die Flüssigkeit mit einer gegebenen, durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit in die Rohrleitung 60 eintritt, Pfeil 18_; wird sie rund um den Verteilerkonus 217 aufgeteilt Die Flüssigkeit selbst und die kleinsten mitgeführten Teilchen dringen durch die öffnungen 216. Die größeren Partikel, die zum Absetzen neigen, sinken auf den Boden des Rohranschlusses 30, auf die Bodenverstärkungsplatte 211 herab. Dadurch, daß der Verteilerkonus 217 die Strömung aufteilt, verhindert er, daß Ablagerungen in die Rohrleitung 60 zurückfallen, und gewährleistet gleichzeitig, daß die Ablagerungen auf die Bodenverstärkungsplatte 211 gelangen.

Bei ausströmender Flüssigkeit muß eine ausreichende Geschwindigkeit die gleichfalls errechenbar ist erreicht werden, um eine zerkleinernde Kraft auf die größeren Ablagerungsteilchen auszuüben. Durch eine Verringerung der Querschnittsfläche der öffnungen 216,213a im Vergleich zum Querschnitt der Rohrleitung 60 kann dies auf beiden Seiten der öffnungen 213a erreicht werden. Wenn der Tank leergepumpt wird, nähert sich die flexible obere Tankwandung 11 dem Boden des Tanks. Wenn das Flüssigkeitsvolumen im Tank entsprechend vermindert worden ist legt sich die obere Tankwandung 11 auf die Oberseite 215 der Abdeckung 212 und bedeckt dabei die öffnungen 216. Wenn die Pumparbeit fortgesetzt wird, steigt die Geschwindigkeit an, bis die erforderliche erosive Strömung durch die öffnungen 213a erreicht wird und ein scharfer Angriff bzw. eine entsprechende Einwirkung innerhalb der Abdeckung mit dem Ergebnis eintritt daß die Ablagerungen zu der Rohrleitung 60 hin bewegt und durch diese ausgetragen werden. Das Zusammenfallen der oberen Tankwandung 11 beeinträchtigt die Arbeitsweise des Tanks nicht im geringsten und behindert vor allem die Entleerung desselben nicht sondern fördert sie.

In F i g. 4 ist eine abgeänderte Ausführungsform des Rohranschlusses 30 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß dieser eine Bodenverstärkungsplatte 231 umfaßt die oberhalb der Rohrleitung 60 in ähnlicher Weise angeordnet ist wie bei F i g. 3. Die Abdeckung 232 dieses

w Ausführungsbeispiels weist eine stärkere Wölbung auf, sowie ebenfalls eine Vielzahl von nicht gezeigten öffnungen. Die Größe dieser öffnungen wird entsprechend der oben angegebenen Formel in der gleichen Weise ermittelt wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3.

Bei dieser Ausführungsform ist jedoch ein Verteilerkonus 240 anderer Art vorgesehen. Dieser Verteilerkonus befindet sich nicht in hängender Anordnung unterhalb des oberen Endes der Abdeckung 232, sondern ist auf Tragstützen 241 montiert, die auf der Bodenverstärkungsplatte 231 ruhen. Der Verteilerkonus selbst besteht aus einem unteren, V-förmigen Bauteil 242 und einem oberen Bauteil 243 in Form eines umgekehrten V. Der Bauteil 242 ist mit Verteilerschenkein 42a und 42Z> versehen, die breit genug sind, so daß das in den Tank durch die Rohrleitung 60 eindringende Material nicht direkt auf die öffnungen in der Abdeckung zuströmt wie im Falle des Ausführungsbeispiels von F i g. 3, so daß ein Verstopfen der öffnungen

bo in der Abdeckung verhindert wird.

Die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels von F i g. 4 ist im wesentlichen die gleiche wie diejenige des Ausfuhrungsbeispiels von F i g. 3.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Unterwassertank zur Speicherung von Flüssigkeiten, insbesondere Abwasser, mit einem am Grund des Gewässers verankerten, geschlossenen Rohrrahmen und mit mindestens einer an diesem befestigten flexiblen Tankwandung sowie mit einem Rohranschluß zum Füllen und Entleeren des Tanks, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Tankwandung (11) flexibel ausgebildet ist, daß der ι ο Rohranschluß (30) in der unteren Tankwandung (12) in einer in ihr vorgesehenen Bodenverstärkungsplatte (211; 231) ausmündet und von einer kuppelartigen, mit einer Vielzahl von Öffnungen (216, 2t3a) versehenen und an der Bodenverstärkungsplatte >⁵ (211; 231) befestigten Abdeckung (212; 232) überdeckt ist, wobei ein Teil (216) der Öffnungen in der Oberseite (215) der Abdeckung (212; 232) und ein anderer Teil (213aj der Öffnungen an der Verbindungsstelle zwischen der Abdeckung (212; 232) und der Bodenverstärkungsplatte (211; 231) vorgesehen ist, und daß zwischen dem Rohranschluß (30) und der Abdeckung (212; 232) ein in Richtung auf die Abdeckung (212; 232) sich erweiternder Verteilerkonus (217; 240) vorgesehen ist

2. Unterwassertank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrrahmen (50) eine Vielzahl von gegen das Tankinnere gerichteten Öffnungen (51) aufweist und mit einer Pumpe (53) über eine Rohrleitung (52) verbunden ist. ^o