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Die Erfindung betrifft einen mobilen Kanalspülwagen zur vollautomatisierten Reinigung mittlerer und großer Abflusskanäle.
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Abflusskanäle mit Mittel- und Großprofilen müssen teilweise mehrmals pro Jahr gereinigt werden. Probleme durch Ablagerungen ergeben sich insbesondere bei niedrigen Fließgeschwindigkeiten, beispielsweise wenn das Einzugsgebiet in ebenem Gelände liegt.
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Vor dem Hintergrund demographisch bedingt rückläufiger Schmutzwassermengen und gleichzeitig prognostizierten langen Trockenperioden in den Sommermonaten ist mit einer verstärkten Akkumulation von Ablagerungen in Kanalsystemen zu rechnen. Diese führen zu erheblichen hydraulischen Beeinträchtigungen und werden erst bei Starkregenereignissen mobilisiert, wodurch deutlich höhere Entlastungs- und Zulauffrachten zu den Kläranlagen während der Regenereignisse anfallen. Gleichzeitig ist bekannt, dass im Bereich der Ablagerungen mit verstärkter biogener Schwefelsäurekorrosion und dadurch verkürzten technischen Nutzungsdauern der Kanäle zu rechnen ist.
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Zur Beseitigung von Ablagerungen in kleineren Rohrprofilen mit einem Durchmesser von maximal 1000 mm wird im Stand der Technik üblicherweise das Hochdruckspülverfahren, auch als HD-Verfahren bezeichnet, eingesetzt. Die derzeit am häufigsten genutzte Reinigungstechnologie ist die kombinierte Hochdruckspülung mit gleichzeitiger Absaugung des Schlamm-Wasser-Gemisches.
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Beispielsweise geht aus der
DE 44 16 721 C2 eine Einrichtung und ein Verfahren zur Reinigung und Entschichtung von erdverlegten Rohrleitungen, wie Gas-, Wasser und Abwasserleitungen, hervor, die eine Rotationswasserfräse aufweist. Auf dem Umfang der Fräse sind Hochdruckwasserdüsen mit einer Neigung in Rückwärtsrichtung angeordnet, welche den Vortrieb der Fräse und die Reinigung der Rohrwände gewährleisten. Vor dem Fräskopf ist über eine starre, nicht rotierende Achse eine Luftschleuse angekoppelt, die den freien Rohrquerschnitt im Abstand vom Fräskopf abdrosselt.
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Alternativ dazu ist im Stand der Technik nach der
DE 44 25 927 C2 ein Verfahren zur Reinigung eines flüssigkeitsführenden Rohres bekannt. Hier ist ein Schlitten mit einem Hochdruck-Spülwasserschlauch, einem vorderen Ejektor und einem hinteren Düseneinsatz ausgebildet, wobei das Spülwasser unter Hochdruck in den Düseneinsatz gepresst wird, wo es das gleichfalls dort befindliche Abwasser mitreißt. Somit wird das Abwasser mit vorhandenen Ablagerungen vorn in den Ejektor eingesaugt und durch die Düse nach hinten ausgestoßen, wobei der Schlitten in Vorwärtsrichtung angetrieben wird.
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Auch in anderen Schriften werden überwiegend die technischen Aspekte der verschiedenen Versionen von Spülsonden ausgestaltet, wie beispielsweise in der
DE 10 2009 057 284 A1 . Diese Vorrichtung zur Inspektion und Reinigung von Abwasserkanälen ist am vorderen Ende der Sonde mit einer Kamera und über dessen Umfang mit Hochdruckdüsen bestückt. Auch diese Düsen gewährleisten den Vortrieb der Spülsonden und die Reinigung der Rohrwände. Die Hochdruckdüsen auf dem Kopf der Sonde sind über ihren Umfang in drei Sektoren aufgeteilt, wobei die Düsen jedes einzelnen Sektors mit einer separaten Hochdruck-Spülwasserleitung verbunden sind. Durch die gezielte Variation des Wasserdrucks in den drei Leitungen kann die Spülsonde in eine vorgegebene Richtung gedrückt und damit bei Kanalrohrabzweigungen bestimmte Wegalternativen ausgewählt werden. Die Spülsonde ist somit innerhalb des Kanalnetzes durch eine externe Bedieneinrichtung lenkbar.
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Das HD-Verfahren ist jedoch mit zunehmender Profilgröße mit deutlichen Nachteilen sowohl technischer als auch wirtschaftlicher Natur verbunden. In Großprofilen von über 1500 mm Durchmesser wird das Verfahren deutlich aufwändiger und lässt sich kaum noch effektiv und effizient anwenden. Aufgrund des benötigten extrem ansteigenden Durchsatzes an Spülwasser unter Hochdruck kann der Einsatz des HD-Verfahrens dann für die kommunalen Träger sehr kosten- und energieintensiv werden, bei gleichzeitig unbefriedigender Spülwirkung.
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Der Energie- und Kosteneinsatz umfasst vor allem einen erheblichen Verbrauch von Dieselkraftsoff durch die Hochdruck-Spülfahrzeuge. Daneben sind hohe Investitions- und Unterhaltungsmittel für die HD-Spezialfahrzeuge erforderlich. Weiterhin entstehen bei der HD-Reinigung sehr hohe Lärm- und Abgasemissionen sowie ein hoher CO2-Ausstoß.
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Im Übrigen erfolgt bei der HD-Reinigung eine Verkehrsraumeinschränkung, da große Kanalsysteme in der Regel in Hauptverkehrsachsen positioniert sind, was zugleich zu spürbaren Behinderungen des Straßenverkehrs und zu zusätzlichen Abgas- und Lärmemissionen führt. In stark befahrenen Straßen ist deshalb der Einsatz von HD-Fahrzeugen fast ausgeschlossen, da tagsüber wegen der Verkehrsbehinderung und nachts aufgrund der Lärmemission die Arbeiten von den zuständigen kommunalen Behörden nicht zugelassen werden.
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Auch wenn neue HD-Fahrzeuge einen sparsameren Frischwasserverbrauch aufweisen, entstehen durch eine HD-Reinigung immer noch zusätzliche, große Schmutzwassermengen, welche wiederum energieintensiv in mehreren Stufen einer Reinigung unterzogen werden müssen.
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Als alternative Lösung wurde in den letzten Jahren auch die Entwicklung stationär eingebauter Schwallspülsysteme vorangetrieben, welche sich zur Beseitigung lokaler Ablagerungsschwerpunkte bewährt haben.
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Die
DE 100 64 879 C1 offenbart eine solche Schwallspülvorrichtung zur selbstständigen Reinigung von kritischen Abschnitten der Abwasserkanäle. Eine schwenkbar gelagerte Spülklappe staut in einem horizontalen Abschnitt des Rohrs das Abwasser bis zu einem voreingestellten Pegel auf. Dann wird ein Schwimmer aktiviert, der schlagartig den Öffnungsmechanismus der Klappe auslöst. Das Öffnen der Klappe lässt das aufgestaute Abwasser abströmen, wobei der Wasserschwall vorhandene Ablagerungen in dem folgenden Kanalabschnitt fortspült. Mit dem Absinken des Spülwasserspiegels fällt die Spülklappe durch ihr Eigengewicht wieder in die Absperrposition und das Abwasser wird erneut aufgestaut.
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Es ist weiterhin bekannt, dass ein gravierender Nachteil der Schwallspüleinrichtung vor allem darin liegt, dass die Reichweite der Spülwelle auf wenige hundert Meter begrenzt ist. Damit lässt sich diese Vorrichtung nur lokal an speziellen Problemschwerpunkten einbauen. Die Reinigung großer Netzlängen würde damit die Errichtung, Wartung und Betreibung zahlreicher Spülklappen erfordern, was sehr schnell zu unverhältnismäßig hohen Investitionen führt.
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Neben diesen in jüngerer Zeit entwickelten Technologien wird in manchen Großstädten für die Rohrreinigung nach wie vor die historische, sehr früh entwickelte Technik der Niederdruckspülung mittels Stauwagens verwendet. Dieses Prinzip basiert darauf, dass ein „Wagen“ in den Kanal eingesetzt wird, dessen vorder- und rückseitiges Stauschild dem jeweiligen Kanalprofil angepasst sind. Die durch den Abwasseraufstau hinter dem Stauschild auf dieses wirkende Kraft schiebt dann den Wagen voran.
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Dabei wird das Wasser ausschließlich durch einen Spalt zwischen der Kanalsohle und dem Stauschild geleitet. Die Um- beziehungsweise Durchströmung selbst erzeugt eine Spülwirkung vor dem Stauwagen dank der Geschwindigkeitserhöhung des Wassers (Bernoulli-Prinzip). Der Stauwagen löst somit die vorliegenden Ablagerungen und hält sie in Bewegung, so dass sie erst an entsprechend zugänglichen Stellen abgelagert und mittels Saugfahrzeug aufgenommen werden können. Aufgrund der ortsspezifischen Gegebenheiten und eher empirischen Optimierungsbemühungen haben sich in verschiedenen Städten und Kommunen verschiedene technologische Lösungen entwickelt. Der Hauptvorteil dieses Verfahrens liegt in seiner ökonomischen Effizienz.
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Die
DE 393778 A beschreibt als Ausgestaltung dieser Technologie einen Kanalspülwagen, der auch für kleinere Kanäle mit geringer Wasserführung geeignet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass eine hintere Stauwand den Kanal absperrt und das Wasser so lange aufstaut, bis ein Schwimmer aktiviert wird, der einen Schieber für eine in der Stauwand befindliche Spülöffnung öffnet. Nun tritt das Wasser in einen düsenartig ausgebildeten Raum ein, der von einer schrägen Platte des Kanalspülwagens und der Kanalsohle gebildet wird und spült die im Kanal liegenden Ablagerungen, unter gleichzeitigem Vorrücken des ganzen Spülwagens, fort. Beim Sinken des rückseitigen Wasserpegels schließt der Schieber die Öffnung wieder, bis erneut ein genügender Aufstau vorliegt und der Zyklus von neuem beginnt.
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Bis dato wurden die Konstruktionen der eingesetzten Kanalspülwagen ohne eine auf wissenschaftlichen Untersuchungen basierende Auslegung und Optimierung vorgenommen. Die hydraulischen Zusammenhänge zwischen Fahrgeschwindigkeit des Stauwagens beziehungsweise der Spülwirkung und der Variierung der dynamischen Wassermenge durch entsprechende Regelorgane sind immer noch nicht ausreichend bekannt.
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Problematisch sind ebenfalls die derzeitigen Arbeitsbedingungen für das technische Bedienungspersonal am Stauwagen. Die Montage und Demontage der einzelnen Bauteile im Kanal bedeuten äußerst schwere körperliche Arbeit. Des Weiteren sind die Arbeiten seitens der Kanalarbeiter mit hohen Verletzungs- und Erkrankungsrisiken wie Infektionsgefahr oder langzeitige Krebsgefahr verbunden.
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Insbesondere das Abbremsen des Wagens beherbergt momentan erhebliche Gefahren für das beteiligte Betriebspersonal. In den meisten Fällen wird der Schlitten allein durch Muskelkraft der Kanalarbeiter gehalten. Eine unvorhersehbare und unkontrollierbare Bewegung des Stauwagens kann zu schweren Körperverletzungen führen. Hinzu kommt, dass sich am Stauwagen in großen Mengen Grobstoffe wie Textilien, Hygieneartikel und ähnliches festsetzen, die die Spülfahrt deutlich beeinträchtigen können und nach Herausheben des Wagens aus dem Abwasser manuell und aufwändig entfernt werden müssen.
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Wegen den genannten Nachteilen, insbesondere der Gesundheitsgefährdung, dem Handling und der schwankenden Reinigungsleistung wird das Niederdruckspülverfahren mit Stauwagen heutzutage nur noch selten eingesetzt.
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Der Kanalspülwagen für kleinere Kanäle mit geringer Wasserführung ist hingegen mit einer Reihe anderer Nachteile verbunden. Seine Effektivität wird sehr stark davon abhängig, wie gut er das Wasser im Kanal aufstauen kann. Denn sobald das Kanalprofil derart von der Form des Stauschildes abweicht, dass eine größere Menge Wasser durch Lücken dazwischen abfließen kann, ist die Fortbewegung unterbrochen und es wird ein manuelles Eingreifen erforderlich. Dieser Nachteil verschärft sich noch bei geringer Wasserführung, wenn der nötige Aufstau des Wassers besonders lange dauert.
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Bei einer starken Wasserführung hingegen wird der Kanalspülwagen bereits durch die Strömung vorangetrieben, bevor der Wasserpegel die zum Öffnen des Schiebers benötigte Höhe erreicht. Auch bei einem leicht abschüssigen Kanalverlauf wird der Kanalspülwagen Fahrt aufnehmen, ohne dass die gewünschte Spülung stattfindet.
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Die Aufgabe der Erfindung ist dementsprechend die Bereitstellung einer mobilen, kostengünstigen, vollautomatisierten, fremdenergiefreien, gesundheitsfreundlichen, umweltverträglichen und funktionssicheren Reinigungstechnologie für große und mittlere Rohrnennweiten, das heißt mit Rohrdurchmessern von über 1500 mm.
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Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst, Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Insbesondere wird die Aufgabe durch einen mobilen Kanalspülwagen zur Abflusskanalreinigung von Mittel- und Großprofilen gelöst, der einen Rahmen mit Rädern sowie ein Stauschild mit einer durchflussregulierbaren Überdruck-Entlastungsklappe aufweist, wobei ein Bremssystem zur Reduzierung der Geschwindigkeit des Kanalspülwagens an diesem ausgebildet ist, welches unabhängig vom Wasserstand betätigbar ist.
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Bevorzugt ist das Bremssystem mit einer Fernsteuerung bedienbar ausgebildet.
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Eine Bordkamera ist am Kanalspülwagen zur Überwachung der Einsatzbedingungen und des Wasserstandes angeordnet.
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Das Bremssystem weist bevorzugt einen Geschwindigkeitsregler auf, welcher die Fahrgeschwindigkeit erfasst und über das Bremssystem auf maximal 0,5 cm/s bis 1 cm/s begrenzt.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, wenn das Bremssystem auf die Räder des Kanalspülwagens wirkend ausgebildet ist.
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Insbesondere vorteilhaft ist, wenn das Bremssystem als hydraulisch betätigbare Scheibenbremse ausgeführt ist.
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Die Räder sind mit konisch verjüngten Laufflächen an den Kanalquerschnitt angepasst ausgebildet, wodurch die Bremswirkung besonders hoch und der Verschleiß der Räder besonders niedrig ist.
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Das Bremssystem weist vorteilhaft eine Nothalt-Funktion auf, welche auch von der Stirnseite des Kanalspülwagens auslösbar ausgebildet ist.
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Weiterhin vorteilhafte Ausgestaltungen sind, wenn ein Sensor zur Erfassung der Unterwasserhöhe am Kanalspülwagen angeordnet ist und wenn ein Abstandshalter zum Einhalten eines minimalen Abstandes zur vor sich herspülenden Sedimentbank, dem Sedimentkörper, vorgesehen ist.
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Die Konstruktion des Kanalspülwagens ist bevorzugt modular ausgebildet.
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Die Konstruktion des Kanalspülwagens weist eine tropfenförmige Vollverkleidung zur Verbesserung der strömungsmechanischen Eigenschaften auf. Besonders bevorzugt sind zwei Flutungsrohre im unteren Teil der Vollverkleidung ausgebildet. Diese leiten das Abflusswasser bei offener Entlastungsklappe in direkter Richtung zur Sedimentdüne vor dem Wagen und minimieren die hydraulischen Verluste infolge Umlenkungen der Hauptströmungslinien. Dadurch wird der Strömungsdruck besonders effizient genutzt. Zudem dienen die beiden Flutungsrohre:
- a) Zur Bildung einer schwallartigen Welle unmittelbar nach dem öffnen der Entlastungsklappe, welche durch den hohen Volumenstrom die Sedimentbank direkt vor dem Wagen kanalabwärts treibt.
- b) Zur Fließquerschnittsfreigabe im Falle von hohen Regenwasserabflüssen.
- c) Zum Einbau eines kleinen Dynamos zum laden der mitgeführten Akkus zur Stromversorgung der Überwachung und Fernsteuerung.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kanalspülwagen aus dem rostfreien V4A-Stahl 1.4571 ausgebildet und weist ein Gewicht zwischen 1200 bis 1500 kg auf.
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Der Rahmen des Kanalspülwagens ist vorteilhaft als Grundrahmen und Fahrgestell oder als pontonartiger selbsttragender Grundkörper ausgebildet.
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Der Erfindung liegt die Konzeption eines vollautomatisierten, mobilen Kanalspülwagens mit integrierten Steuer-, Regel- und Kontrollsystemen zur Abflusskanalreinigung von Mittel- und Großprofilen zu Grunde. Der Kanalspülwagen enthält winklig angeflanschte Räder zur sicheren Fixierung des Wagens in der Kanalsohle für alle Durchflussverhältnisse. Dadurch bleibt er spurstabil und sichere Kurvenfahrten werden ermöglicht. Ein Verkanten in Längs- und Querrichtung, insbesondere bei Unregelmäßigkeiten des Profils oder bei Seiteneinläufen, wird verhindert.
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In den Rädern ist ein Bremssystem zur Geschwindigkeitsregelung integriert und in dem Stauschild eine durchflussregulierbare Überdruck-Entlastungsklappe ausgebildet, welche sich bei Überschreiten einer maximalen Oberwasserhöhe automatisch öffnet. Der Einsatz dieses automatischen Spülwagens ermöglicht eine erhebliche finanzielle Entlastung der Träger der Kanalsysteme mit gleichzeitiger Ressourcenschonung in Bezug auf Wasser und Energie, sowie ökologischer Minimalbelastung in der Abwasserentsorgung.
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Die Niederdruckreinigungstechnologie schließt somit die Lücke zwischen der konventionellen HD-Reinigung und stationär angeordneten Schwallspülsystemen. Einer ihrer Vorteile liegt insbesondere in der mobilen Reinigung großer Kanäle in einem weiten Durchflussbereich. Weitere Vorteile betreffen die fremdenergielose, emissionsfreie Fortbewegung auf der Basis der Nutzung der hydro-dynamischen Energie des Abwassers sowie die Ausführung des gesamten Reinigungsprozesses außerhalb des öffentlichen Straßenraums zur Vermeidung von Verkehrsbehinderungen. Letztendlich bieten auch die extrem niedrigen Investitions- und Betriebskosten für den Kanalbetreiber und die kommunalen Institutionen einen Anreiz zum Einsatz der Niederdruckreinigungstechnologie mit Kanalspülwagen.
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Es hat sich in der Praxis als wünschenswert herausgestellt, dass an dem Kanalspülwagen ein integriertes Steuersystem als Fernsteuerung ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist es, dass an dem Kanalspülwagen ein integriertes Kontrollsystem als Bordkamera ausgebildet ist, welche die Einsatzbedingungen überwacht.
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Eine Besonderheit einer Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass in dem Kanalspülwagen ein Geschwindigkeitsregler integriert ist, welcher die Fahrgeschwindigkeit erfasst und über das Bremssystem auf maximal 0,5 cm/s bis 1 cm/s begrenzt, was pro Tag bei 24 Stunden Einsatzzeit einer idealen Strecke von 432 bzw. 864 m entspricht. Somit kann durch Automatisierungen und den Einsatz von Fernkontrollsystemen die Arbeitsgeschwindigkeit an die hydraulischen Bedingungen und den Reinigungsfortschritt angepasst werden.
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Als besonderer Vorteil ist weiterhin anzuführen, dass das Bremssystem mit einer hydraulischen Übertragung der Bremskraft auf die Räder ausgebildet ist. Auf Grund der konstruktiven Gestaltung (Negativ-Bremssystem) wird bei Ausfall der Bremseinrichtung automatisch ein Nothalt eingeleitet. Da der Wagen kontrolliert gebremst den Kanal befährt und reinigt, geht von ihm keine Gefahr von hochdruckbedingten Kanalbeschädigungen aus. Dennoch sollte die Reinigung bei einem Starkregenereignis eingestellt werden, um den voll ausgelasteten Kläranlagenbetrieb nicht zusätzlich mit einer hohen Schmutzwasserfracht zu belasten.
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Der Kanalspülwagen erfüllt außerdem die Anforderung, dass aus Gründen des Arbeitsschutzes eine Nothalt-Einrichtung vorgesehen ist, die von der Stirnseite des Kanalspülwagens auslösbar angeordnet ist. Dadurch können insbesondere Personen, die sich vor dem Spülwagen aufhalten, bei Gefahr einen Nothalt erzwingen. Eine weitere Verbesserung der Arbeitssicherheit und eine wesentliche Minderung der Gesundheitsgefährdung werden durch die Automatisierung des Kanalspülwagens erreicht, da ein Kanalabstieg von Bedienpersonal während des Betriebes in der Regel nicht mehr erforderlich sein wird. Durch die funktionssichere und arbeitsschutzkonforme gerätetechnische Lösung zur Reinigung großer Abwasserkanäle werden alle Sicherheitsanforderungen zur Begehung des Kanalnetzes eingehalten.
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Die Erfindung wird vorteilhaft dadurch komplettiert, indem das integrierte Regelsystem die Unterwasserhöhe vor dem Stauschild messtechnisch erfasst. Zum Einhalten einer minimalen Unterwasserhöhe ist der Kanalspülwagen mit einem Abstandshalter ausgebildet. Mit Hilfe des Abstandshalters wird gewährleistet, dass der Wagen sich nicht in Sedimentbänken verfängt sondern vor der Düne verweilt und solange spült bis die Düne geräumt oder nach vorn getrieben wurde. Prinzipiell werden wahlweise zwei Aufbauprinzipien angewendet:
- a) Die mechanische Lösung sieht eine starre Rahmenkonstruktion vor, die vorne am Wagen befestigt ist und sich an der Düne aufstützt und dadurch den Wagen abbremst bzw. die Düne vor sich weg schiebt.
- b) Ein Sensor der den Abstand misst bzw. tastet und demzufolge die Bremsen steuert, d.h. der Wagen wird an der Stelle solange gehalten bis die Düne nach vorne verrückt wurde.
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Es hat sich als eine zweckmäßige und somit bevorzugte Kombination gezeigt, dass die Konstruktion des Kanalspülwagens modular ausgebildet ist, womit er an unterschiedliche Kanalabmessungen und Einsatzbedingungen hinsichtlich des Automatisierungsgrades angepasst werden kann.
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Es hat sich in der Praxis weiterhin als wünschenswert herausgestellt, dass der Kanalspülwagen eine tropfenförmige Vollverkleidung aufweist. Diese Konstruktionsgestaltung wird als verzopfungsarm bezeichnet, was bedeutet, dass sie kaum Angriffspunkte zum Anhängen von Schwebegut bietet. Daneben lässt sich die Konstruktion zum Einsatzende besonders einfach reinigen. Schließlich ist die Lösung dadurch gekennzeichnet, dass zwei Flutungsrohre in Längsrichtung des unteren Teils der Vollverkleidung ausgebildet sind, durch die das Abwasser fast ungehindert auf die Rückseite des Stauschildes strömt.
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Zu Verbesserungen gegenüber Lösungen aus dem Stand der Technik führen insbesondere die folgenden Merkmale: Der Kanalspülwagen ist aus dem rostfreien V4A-Stahl Nr. 1.4571 ausgebildet und somit korrosionsfest, er beinhaltet nur wenig Verschleißteile, welche schnell und kostengünstig austauschbar ausgebildet sind, und er wiegt zwischen 1200 und 1500 kg, wodurch er auch noch für Kräne mit geringen Traglasten transportierbar ausgebildet ist.
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Insgesamt ermöglicht der Kanalspülwagen die Mobilisierung und den Transport von mineralischen und organischen Ablagerungen im Kanalnetz bis zu einem gut zugänglichen Entnahmepunkt, an dem das Material mit einem Saugwagen oder anderer geeigneter Technik entnommen werden kann. Durch die effiziente erfinderische Reinigungstechnologie werden zwischen diesen Sedimententnahmestellen sehr große Reinigungslängen erreicht, welche die Einsatzdauer der teuren Saugfahrzeuge reduzieren.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
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1: Hauptbaugruppen des Kanalspülwagens,
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2a: Stauschild mit Überdruck-Entlastungsklappe,
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2b: Entlastungsklappe im geschlossenen Zustand,
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2c: Entlastungsklappe während des Öffnens,
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2d: Entlastungsklappe im geöffneten Zustand.
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3: Bremssystem
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In 1, 2a, 2b, 2c, 2d und 3 ist ein Kanalspülwagen dargestellt. 1 zeigt die Hauptbaugruppen des Kanalspülwagens 1, wobei das Grundgestell, beziehungsweise der Rahmen 2 bei der gezeigten Ausgestaltung, als selbsttragender Rohrgitterrahmen mit integrierten Flutungsrohren 6 zur minimalen Beeinträchtigung der Abflusskapazität des Kanals ausgebildet ist. Der Rahmen 2 mit den Flutungsrohren 6 sind innerhalb einer tropfenförmigen Verkleidung 5 angeordnet, welche eine Verzopfung vermindert. Unter Verzopfung wird das Anhängen von Schwebegut aus dem Abwasser verstanden. Auf der Oberseite der Verkleidung 5 ist weiterhin eine profilierte Trittfläche 3 vorgesehen und ein Geländer 4 ist an den Längsseiten befestigt. Das Geländer 4 ist als Aufsteckgeländer ausgebildet und kann somit unaufwändig angebracht und entfernt werden. Die Trittfläche 3 und die Geländer 4 dienen zur Einhaltung sicherheitstechnischer Standards, auch wenn aus Gründen des Arbeitsschutzes und der Betriebskosten der Einsatz des Spülwagens 1 ohne permanente Betreuung durch eine Bedien- oder Aufsichtsperson am Ort möglich ist. Am Rahmen 2 sind die Räder 9 angeordnet, welche über ein Bremssystem aktiv und direkt gebremst werden können. Es sind vorzugsweise am Kanalspülwagen 1 sechs Räder 9 vorgesehen. Die Räder sind aus einer speziellen Gummimischung hergestellt, wodurch weitgehend eine Beschädigung der Bausubstanz der zu reinigenden Kanalabschnitte durch die Räder 9 vermieden wird. Die sechs Räder 9 sind auf individuellen Achsen in verschleißfesten Lagern gehaltert. Das Negativ-Bremssystem besteht aus hydraulischen Scheibenbremsen 10, welche in den vorderen und hinteren Rädern 9 integriert sind. In der Ausführung gemäß 1 sind die Bremsen 10 manuell durch die Betätigung von zwei Bremsventilen 7 per Handräder 8 auslösbar, wobei alternativ der Bremsvorgang durch eine automatische Geschwindigkeitsregelung oder durch eine Fernsteuerung ausgelöst werden kann.
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Unter einem Negativ-Bremssystem soll ein Bremssystem verstanden werden, welches das Fahrzeug auch bei Verlust der Hilfskraft bremst. Das Negativ-Bremssystem dient dem Absichern des abgestellten Kanalspülwagens und zur Sicherung der Bremskraft bei Verlust der Hilfskraft, beispielsweise bei Hydraulikölverlust. In der dargelegten Ausgestaltung wird das System des Federspeicherbremszylinders angewandt. Bei gelöstem Federspeicher und somit gelöster Bremse hält die Hydraulikanlage die Speicherfeder über den Bremskolben zurück. Dabei ist der Hydraulikdruck erhöht, um gegen den Federspeicher zu wirken. Bei entlasteter Hydraulikanlage und auch bei Lekage wird der Federspeicher freigegeben, so dass die Speicherfeder den Bremskolben direkt betätigt und damit mechanisch wirkt.
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Das Bremssystem ist derart optimiert, dass die Fahrgeschwindigkeit für eine optimale Reinigung gedrosselt werden kann. Sowohl über die manuellen Bremsventile 7 als auch alternativ über die selbstregelnde oder ferngesteuerte Geschwindigkeitsbegrenzung kann die Fahrgeschwindigkeit von etwa 0,5 cm/s bis maximal 1 cm/s eingestellt werden. Das Bremssystem ermöglicht es dem Bedienpersonal weiterhin, den Kanalspülwagen 1 bis zum vollständigen Halt abzubremsen.
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Eine weitere Hauptbaugruppe stellt das Stauschild 11 dar, welches an der Vorderseite des Kanalspülwagens 1 angeordnet ist. Das Stauschild 11 enthält eine selbstregulierende Überdruck-Entlastungsklappe 12 in zentraler Position inklusive Arretierung 13 und zwei seitliche Klappen 14 zur Anpassung an unterschiedliche Kanalquerschnitte. Letztere können bei engeren Kanälen entweder eingeklappt werden oder, aufgrund der modularen Bauweise, gänzlich gegen kleinere Exemplare ausgetauscht werden. Zur Abdichtung des Kanals auch bei leichten bis mäßigen Abweichungen der Kanalform sind die seitlichen Klappen 14 des Stauschildes 11 mit Dichtlippen 15 aus Hartgummi oder ähnlichem ausgebildet. Das Stauschild 11 wird derart an dem Grundgestell 2 befestigt, dass sich unter dem Stauschild ein Sohlschlitz mit circa 9 cm Schlitzhöhe ergibt, welcher den Einsatz des Stauschildes 11 unempfindlich gegen große Fremdkörper, wie Steine, macht.
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Weiterhin befinden sich an dem Stauschild 11 zwei Überstiege 16 zum Betreten des Kanalspülwagens 1 von der Vorderseite aus und gegebenenfalls ein Nothalt-Knopf 20 zum vollständigen Abbremsen des Kanalspülwagens 1 über das Bremssystem in kritischen Situationen.
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An dem Stauschild 11 ist schließlich ein Messmittel zur Bestimmung der Unterwasserhöhe 19 in Form einer Messlatte befestigt, an welcher der Wasserpegel vor dem Stauschild 11 abgelesen werden kann. Eine zweite Messlatte als Messmittel zur Bestimmung der Oberwasserhöhe 18 befindet sich an der Frontseite des Grundgestells 2. Mit ihr kann der Wasserpegel hinter dem Stauschild 11 abgelesen werden. Bei einem ferngesteuerten Einsatz des Kanalspülwagens 1 ist zusätzlich eine ferngesteuerte Bordkamera 17 mit Scheinwerfer vorgesehen, die neben der Begutachtung des Kanalabschnitts vor dem Kanalspülwagen 1 auch wahlweise die beiden Messmittel 18 und 19 zur Bestimmung der Wasserhöhen an die Kontroll- und Bedieneinrichtung übertragen kann. So wird eine Fernüberwachung des Spülwagens 1 und eine automatisierte Regelung des Reinigungs- und Fahrprozesses ermöglicht.
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Nicht dargestellt ist ein Abstandshalter an dem Stauschild 11, welcher das Überfahren von Ablagerungen verhindert und dadurch eine vollständige Mobilisierung auch dicht gelagerter Ablagerungen ermöglicht. Der selbstfahrende Kanalspülwagen 1 benötigt keinen eigenen Antrieb, sondern nutzt die hydro-dynamische Energie des fließenden Abwassers. Somit wird kein Einsatz von Fremdenergie für den Reinigungsvorgang und die Bewegung des Kanalspülwagens 1 während des Reinigungsvorganges benötigt. Es ist ein besonderer Vorteil des Kanalspülwagens, dass eine umweltfreundliche Kanalreinigung ohne Fremdenergie und ohne Frischwasserverbrauch erfolgt, die auch jegliche CO2- und Lärmemission vermeidet. Gegebenenfalls erfordert die Beleuchtung und Steuerung des Kanalspülwagens 1 eine gewisse Menge Energie, die in Form von Akkus oder Drucklufttanks im Kanalspülwagen mitgeführt werden kann.
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Zur Einbringung des Kanalspülwagens 1 in den Kanal ist nur ein minimaler Bedienungsaufwand erforderlich. Mittels eines Krans wird der Kanalspülwagen 1 über Sonderschächte in den Kanal abgesenkt, wobei nicht dargestellte Vorrichtungen an dessen Grundgestell 2 zum Einhängen von Haken vorgesehen sind. Das maximale Gewicht des Kanalspülwagens 1 ist auf 1,2 bis 1,5 t beschränkt. Der Aufbau des Kanalspülwagens 1 für das jeweilige Kanalprofil erfolgt schnell und komfortabel außerhalb des Kanals. Lediglich das Stauschild 11 muss in Einzelfällen im Kanal der Kanalgröße manuell angepasst werden. Durch die modulare Bauweise des Kanalspülwagens 1 ist jedoch eine einfache Profilanpassung im Kanal schnell möglich, sowohl des Stauschildes 11 als auch der Abschrägung der Laufflächen der Räder 9. Auch die Einstellung diverser Betriebsparameter, wie die Bremskraft sowie die Stelung der Entlastungsklappe und der Abstandshalter, welche zur Erreichung einer optimalen Spülwirkung beziehungsweise einer optimalen Fahrgeschwindigkeit gemäß den Vorgaben benötigt werden, erfolgt schnell und komfortabel.
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2a zeigt eine Ausführung des Stauschildes 11 mit geöffneter Überdruck-Entlastungsklappe 12. Diese wurde zur Begrenzung des Oberwasserstandes manuell geöffnet und mit einer Arretierung 13 gesichert. Dadurch wird der Überdruck durch zu hoch aufgestautes Wasser hinter dem Stauschild 11 abgebaut und den Vortrieb des Kanalspülwagens 1 verringert. Durch diesen besonders vorteilhaften Mechanismus kann eine sichere Bedienung am Kanalspülwagen 1 durch das Bedienpersonal bis zu einem Wasserstand von etwa 1,2 m gewährleistet werden.
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Weiterhin ist der Überstieg 16 für ein sicheres Übersteigen des Stauschildes 11 und die seitlichen Klappen 14 mit den Dichtlippen 15 zur seitlichen Abdichtung und Anpassung an unterschiedliche Kanalquerschnitte dargestellt.
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In den 2b, 2c und 2d ist die Überdruck-Entlastungsklappe 12 des Stauschildes 11 in verschiedenen Stellungen gezeigt. Während in der 2b die Überdruck-Entlastungsklappe 12 im komplett geschlossenen Zustand zu sehen ist, wird sie in 2c teilweise geöffnet dargestellt. Diese Lage entspricht der Phase der Entlastungsöffnung. In 2d ist die Überdruck-Entlastungsklappe 12 in der maximalen Öffnungslage dargestellt. Der Wasserspiegel hinter dem Wagen kann durch das komplette Öffnen der Überdruck-Entlastungsklappe 12 in etwa auf Höhe der Oberkante der Überdruck-Entlastungsklappe 12 abgesenkt werden. Mit Hilfe der Arretierung 13 kann die Überdruck-Entlastungsklappe 12 in dieser Position gesichert werden.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wurde die Geometrie des Stauschildes 11 mit gerader Ausführung, seitlich dichtenden Klappen 14 und einer Schlitzgröße von etwa 9 cm ermittelt. Bei einer optimalen Rückstauhöhe von 110 cm zur Erreichung einer maximalen Sohlschubspannung besitzt der gesamte Kanalspülwagen 1 ein Gewicht von 1200 kg bis 1500 kg.
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Das Stauschild 11 wird mit einer automatischen Überdruck-Entlastungsklappe 12 ausgerüstet, die bei einer Aufstauhöhe über 110 cm anspricht und somit regulierend auf die Fahrgeschwindigkeit in Zusammenhang mit der Bremsleistung wirkt. Zur maximalen Anströmung des Stauschildes 11 sind im unteren Teil des Kanalspülwagens 1 zwei Flutungsrohre 6 angebracht, mit denen eine gerichtete Spülwasserführung in den Bereich des Spülschlitzes erfolgt, was die Spülwirkung verstärkt. Zur Verringerung der Fahrgeschwindigkeit wird die Überdruck-Entlastungsklappe 12 geöffnet und eine Kurzschlussverbindung zwischen Ober- und Unterwasser hergestellt.
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Die Räder 9 sind winklig angeflanscht und rollen am unteren Teil der Kanalwände ab, womit eine sichere Spurhaltung gewährleistet wird. Die Leichtgängigkeit des Fahrwerkes und dessen moderates Gewicht lassen notfalls eine Verschiebung des Kanalspülwagens 1 mit Hand zu.
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Zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Stauhöhe und den Bedingungen im Kanal wird die Bremskraft der Räder 9 hydraulisch geregelt. Die messtechnischen Erfassungen der Ober- und Unterwasserhöhe, der Fahrgeschwindigkeit sowie weiterer Einsatzbedingungen mit Hilfe einer Bordkamera 17 ermöglicht die Fernkontrolle und Fernsteuerung des Kanalspülwagens 1.
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In 3 ist das Bremssystem des Kanalspülwagens 1 detailliert dargestellt.
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Die Bremsscheibe 21 ist mit der Radnabe 22 verbunden, auf welcher das Rad 9 verschraubt ist. Die Ansteuerung der Bremse erfolgt über den Bremssattel 23.
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Der erfindungsgemäße Kanalspülwagen 1 spart Energieressourcen und schont die Umwelt mittels seiner ökologischen und effizienten Arbeitsweise. Die mit dem Einsatz des Kanalspülwagens 1 verbundenen relativ geringen Kosten im Vergleich zu anderen Kanalreinigungsverfahren nach dem Stand der Technik entlasten somit finanziell die Kanalnetzbetreiber und die Kommunen von hohen Kosten für die Kanalsanierungen und für die -reinigung. Die Anschaffung und der Einsatz des automatisierten Reinigungsgerätes verringern die danach anfallenden Kanalreinigungskosten für Großprofile um etwa 80 % und mehr.
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Besonders bevorzugt ist der Kanalspülwagen 1 bei mittleren und großen Abwasserkanälen mit mehr als 1000 mm Durchmesser einsetzbar. Eine Übertragung dieser Technologie auf kleinere Kanalquerschnitte ist gleichfalls problemlos möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kanalspülwagen
- 2
- Grundgestell, Rahmen
- 3
- Trittfläche
- 4
- Geländer
- 5
- Verkleidung
- 6
- Flutungsrohre
- 7
- Bremsventil
- 8
- Handrad für Bremse
- 9
- Rad
- 10
- Bremse, Scheibenbremse
- 11
- Stauschild
- 12
- Überdruck-Entlastungsklappe
- 13
- Arretierung der Entlastungsklappe
- 14
- seitliche Klappen
- 15
- Dichtlippen
- 16
- Überstieg
- 17
- Bordkamera
- 18
- Messmittel Oberwasserhöhe
- 19
- Messmittel Unterwasserhöhe
- 20
- Nothalt-Knopf
- 21
- Bremsscheibe
- 22
- Radnabe
- 23
- Bremssattel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4416721 C2 [0005]
- DE 4425927 C2 [0006]
- DE 102009057284 A1 [0007]
- DE 10064879 C1 [0013]
- DE 393778 A [0017]
