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Titel: Dükersystem für Flüssigkeitstransport (techn. Bezeichnung)
bei Feststoffmitführung unter Anwendung des reduzierten Flüssigkeitsspiegels mit
Hilfe eines Luftkissens.
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Anwendungsgebiet: Die Brfindung betrifft Dükersysteme für Flüssigkeitstransport
bei Feststoffmitführung unter Anwendung des reduzierten Flüssigkeitsspiegels insbesondere
auf dem Gebiet der Stadtentwässerung.
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Zweck: Insbesondere auf dem Gebiet der Stadtentwässerung werden Düker
für eine Kapazität dimensioniert, die u. U. erst nach mehreren Jahrzehnten voll
ausgenutzt wird.
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Die relativ geringen Wassermengen der ersten Betriebsjahre führen
zu entsprechend kleinen Fließgeschwindigkeiten, so daß die Schleppkraft des Wassers
nicht ausreicht, die mitgeführten Feststoffe, vor allem mineralische, zu transportieren.
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Beschreibung des Patentes und Patentanspruch P 24 40 672.2
Hierdurch
kommt es in den Dükern zu Ablagerungen.
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Zweck dieser Erfindung ist die Vermeidung von Ablagerungen in betrieblichen
Übergangsstadien.
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Stand der 1.) In den Düker werden in Anpassung an die zu Technik:
transportierende Wassermenge eine oder mehrere kleinere Rohrleitungen eingebaut.
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2.) Sofern es sich um die Kreuzung von Wasserläufen handelt, werden
Spüleinlässe vorgesehen und mit Hilfe des zusätzlichen Spülwassers die Ablagerungen
fortgespült.
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Der obige Stand der Technik ist aus der Erfahrung bekannt.
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Kritik des Zu 1.) Insbesondere bei langen Dukern entstehen Standes
der erhebliche Mehrinvestitionen für den Ein-Technik: und Ausbau der Leitungen.
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Zu 2.) Auch die Herstellungskosten der Spüleinlässe mit dem Einlaufbauwerk,
der Spülleitung und dem Schieberschacht sind erheblich. Hinzu kommen die Kosten
für die Pumpenförderung und Klärung des Spülwassers, sofern es sich um eine Schmutzwasserleitung
handelt. Dieser Vorgang ist meistens mit einer Überlastung der Kläranlage verbunden
und eine nicht ausreichende Klärleistung ist'die Folge.
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Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in der Kritik
genannten Investitionen zur Vermeidung von Ablagerungen in dem Düker auf ein Minimum
zu reduzieren.
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Lösung: Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß der
Fließquerschnitt des Dükers durch ein Luftkissen cingeschränlst ist. Für diesen
Zweck werden an den beiden Enden des als horizontal bezeichneten -Dükerastes und
im steigenden Dtikerast hermetisch und druckfest angeschlossene Trennwände in den
Querschnitt eingebaut.
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Mit der Beschickung des Dükers bei Inbetriebnahme kann der Flüssigkeitsspiegel
zwischen den Trennwänden nur bis etwa Unterkante Trennwand steigen, da die Luft
zwischen den Trennwänden nicht entweichen kann, also komprimiert wird und somit
das Luftkissen entsteht, an dem sich die Flüssigskeit gewissermaßen abstützt.
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Hierbei wird natürlich vorausgesetzt, daß der Düker an sicli: luft-
und wasserdicht ist; eine Forderung, die ohnehin immer erhoben werden muß.
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In dem unter dem Luftkissen verbleibenden wasserführenden Restquerschnitt
erhöht sich die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit im reziproken Verhältnis von
Restquerschnitt zu Gesamtquerschnitt. Hierdurch kann die Fließgeschwindigkeit derart
gesteigert werden, daß sich keine Ablagerungen bilden können.
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Der Luftkissenraum wird an eine von außen herangeführte ventilgesteuerte
Luftleitung angeschlossen und dadurch die Möglichkeit geschaffen, das Luftkissen
teilweise oder ganz abzubauen bzw.
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sich bildende Faulgase abzuleiten. Durch Zufuhr von Frischluft kann
das Luftkissen erneut hergestellt werden. Das Luftkissen wird durch ein an die Luftleitung
angeschlossenes Feinmanometer kontrolliert.
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Weitere Ausge- Auch bei anderen Rohrleitungen z. B. Frcigefällestaltung
der leitungen für Flüssigkeitstransport bei Fest-Erfindung: stoffmitführung und
ggf. Einspeisungsstellen im Leitungsverlauf kann die gleiche Problematik und Aufgabenstellung
wie bei dem oben beschriebenen Düker auftreten. Wenn die Voraussetzungen hierfür
gegeben sind, können solche Rohrleitungen im hydraulischen Sinne als Düker betrieben
und in einer weitcren Ausbildung der Erfindung der Fließquerschnitt einer beliebigen
Rohrleitung durch ein Luftkissen auf ganze Rohrlänge oder in Anpassung an das Gefälle
bzw. Einspeisungsstellen abschnittweise variabel eingeschränkt werden.
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Sollten die besonderen Umstände es erfordern, oder als zweckmäßig
erscheinen lassen, so kann in einer weiteren Ausbildung der Erfindung das Luftkissen
durch andere Gase oder Gasgemische ersetzt werden.
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Erzielbare Insbesondere bei langen Dükern sind die Kosten-Vorteile:
vorteile des Luftkissens gegenüber dem oben beschriebenen jetzigen Stand der Technik
gravierend, da die Luft praktisch kostenlos ist und die Trennwände des Luftkissens
mit Luftleitung und ein kleines Preßluftaggregat nicht von Bedeutung sind. Das gleiche
gilt für die Demontage dieser Einrichtungen.
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Bei anderen Rohrleitungen kann unter gegebenen Voraussetzungen die
Anwendung des Luftkissens mit seinen Einrichtungen zur Vermeidung von Ablagerungen
während betrieblicher Übergangsstadien sehr kostensparend sein, zumal diese Leitungen
im hydraulischen Sinne als Düker betrieben werden.
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Hierdurch entsteht am Tiefpunkt der Rohrleitung eine Anhebung des
Flüssigkeitsspiegels, womit u.
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U. über Jahre beträchtliche Förderkosten eingespart
werden
können.
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Beschreibung ur 1 Darstellung der Anwendung des Luftkisvon Ausfüh-
sens am Beispiel-des Dispers.
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rungsbei- Die Figur 1 zeigt ein aus Gründen der Darstellung spielen:
maßstäblich verzerrtes Bild. Angedeutet sind die üblicherweise vorzusehenden Schachtbauwerke
Dükeroberhaupt und Dükerunterhaupt.
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Dazwischen befinden sich fallender, horizontaler und steigender Dükerast,
gekennzeichnet durch Fließpfeile. Kennzeichnend für die hydraulische Situation sind
die unterschiedlichen Wasserspiegelhöhen am Dükerober- und Unterhaupt. Das Luftkissen
im horizontalen Ast ist markiert durch die Trennwände an den Dükerknickpunkten.
Die Anzahl der Trennwände im-steigenden Dukerast ist variabel und richtet sich nach
Länge und Neigung desselben. Die Trennwände sind unten aus hydraulischen Gründen
in Fließrichtung abgeknickt. In den fallenden und steigenden. Dükerast sind die
Luftleitungen eingetragen. Die auf der Spitze stehenden schwarzen Dreiecke begrenzen
den Flüssigkeitsspiegel in den verschiedenen Dükerbereichene Die im Schnitt A-A
und B-B gegebenen Darstellungen zeigen die geschilderte Situation des Längsschnittes
im Querschnitt.
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Figur 2 Die Figur 2 zeigt den Teil einer Freigefällerohrleitung,
bei großen Querschnittsabmessungen auch Hauptsammler genannt, mit den für einen
Düker typischen Merkmalen: horizontaler Ast, hier die Rohrleitung selber, steigender
Ast, hier vertikal angeordnet in einem- Schachtbauwerk (durch Fließpfeile gekennzeichnet;
die Situation im Endzustand ist gestrichelt dargestellt). Der nicht dargestellte
fallende Ast würde in Analogie zum
steigenden Ast am anderen Ende
der Rohrleitung anzuordnen sein. Die Sollhöhe der vom steigenden Ast abgehenden
johrleitung richtet sich nach der jeweils örtlich vorhandenen Situation und der
notwendigen hydraulischen Druckhöhe zwischen dem fallenden und steigenden Ast.
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Das dargestellte Beispiel veranschaulicht die auch abschnittweise
variable Anwendungsmö glichkeit des Luftkissens, wenn im Verlaufc einer Rohrleitung
Einspeisungen notwendig sind, das heißt andere Rohrleitungen einmünden.
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Es besteht also die Möglichkeit, sich mit dem Luftkissen den abzuführenden
Flüssigkeitsmengen anzupassen, wenn z. B. die Gefahr der Rohrbeschädigung durch
Sandschliff infolge zu großer Fließgeschwindigkeit besteht. Die Unterteilung der
variablen Luftkissenabschnitte ergibt sich in Anpassung an die Sinspeisungsstellen
mit Absturzschacht. Die Zufulirung der Luftleitung erfolgt zweckmäßig durch die
Absturzschächte. Veranderungen am Luftkissen können mit mobilen Kompressoren durchgeführt
werden.