DE3941513C2 - Freigefälleleitung, insbesondere für Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Freigefälleleitung, insbesondere für Abwasser, aus einer Mehrzahl von gereiht angeordneten Rohren die einen fertigungsbedingten Rohrinnenquerschnitt mit oberem Rohrhalbquerschnitt, unterem Rohrhalbquerschnitt und Rohrsohle im unteren Rohrhalbquerschnitt und Einbauten aufweisen, die als strömungskanalbildende Schalenelemente ausgeführt sind, einen parabelartig gewölbten Strömungskanalquerschnitt aufspannen und zur Rohrinnenwand hin Nebenräume bilden. - Solche Freigefälleleitungen werden insbesondere für Kanalisationszwecke eingesetzt. Der Rohrinnenquerschnitt ist beliebig. Die Praxis kennt insbesondere Freigefälleleitungen mit Kreis-, Ei-, oder Maulprofil. Im Bereich der Rohrsohle kann außenseitig ein Fuß angebracht sein. Die Rohre einer solchen Freigefälleleitung bestehen aus Beton, Kunststoff, Steinzeug oder auch aus metallischen Werkstoffen.

Bei einer Freigefälleleitung der eingangs beschriebenen Gattung (DE 80 10 477 U1) bestehen die Einbauten aus einem sich im wesentlichen horizontal erstreckenden Zwischenboden aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff, der den abwasserführenden Raum unterhalb des Zwischenbodens begrenzt. Der Zwischenboden besteht aus korrosionsbeständigem Werkstoff, um eine Korrosion der oberen Betonwandung durch aggressive Gase zu verhindern. Bei der bekannten Freigefälleleitung bestimmt der Rohrinnenquerschnitt trotz der Eibauten den Strömungskanal und damit, bis auf Oberflächeneffekte, die Hydrodynamik der Freigefälleleitung. Bei vorgegebenen Rohren, z. B. bei Betonrohren mit einem kreisförmigen Innenquerschnitt, kann der Strömungskanal durch diese Einbauten nicht an unterschiedliche hydrodynamische Verhältnisse angepaßt werden. Insoweit müßten Rohre unterschiedlichen Querschnittes aufwendig hergestellt und bevorratet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Freigefälle­ leitung zu schaffen, die von dem Strömungskanal abgetrennte Nebenräume aufweist. Die Nebenräume selbst sollen für die verschiedensten Zwecke ausbildbar und einsetzbar sein. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schalenelemente einerseits mit dem Scheitel ihres parabelförmigen Strömungskanalquerschnittes im Bereich der Rohrsohle in dem Rohrinnenquerschnitt an einem Auflager aufgelagert sowie andererseits mit den oberen Rändern der Kanalquerschnittsschenkel im oberen Rohrhalbquerschnitt an dem zugeordneten Rohr befestigt sind. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Schalenelemente sowie der parabelartige Strömungskanalquerschnitt hydrodynamisch optimiert. Schalenelement bezeichnet selbständige und selbsttragende Bauteile im Sinne der Statik, die aber auch eine plattenartige Dicke aufweisen können. Der Begriff "parabelartig" bringt zum Ausdruck, daß der Querschnitt des Strömungskanals nicht in mathematischer Strenge einer Parabel entsprechen muß. Der Begriff umfaßt z. B. auch einen U-förmigen Querschnitt des Strömungskanals, insbesondere einen solchen mit gespreizten geraden Schenkeln. Der Scheitelbereich kann auch kreisbogenförmig ausgeführt sein, oder einen winkel­ förmigen Querschnittsabschnitt aufweisen. Bei der erfindungs­ gemäßen Freigefälleleitung kann mit üblichen Kanalisations­ rohren gearbeitet werden. Diese bestimmen jedoch weder mit ihrem Rohrquerschnitt, noch mit ihrer Oberfläche die hydro­ dynamischen Verhältnisse. Die Hydrodynamik kann vielmehr in bezug auf die Randbedingungen, nämlich Querschnitt und Ober­ fläche, durch die Schalenelemente eingestellt werden. Das ge­ schieht selbstverständlich bei der Installation einer ent­ sprechenden Freigefälleleitung. Das kann aber auch durch nachträglichen Einbau von Schalenelementen oder Austausch von Schalenelementen geschehen. Insbesondere kann ein im Vergleich zum Rohrquerschnitt schmaler Strömungskanalquerschnitt mit Hilfe von Schalenelementen eingerichtet werden, wenn es bei vorgegebenem Gefälle auf einen Mengenstrom hoher Strömungs­ energie ankommt, weil ein spezielles Abwasser oder Abwasser­ volumen dieses verlangt, damit sich z. B. keine Ablagerungen bilden. Insoweit kann auch eine bestriebsmäßige Verstellung zum Zwecke der Anpassung an spezielle Betriebsverhältnisse eingerichtet werden.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Mög­ lichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. Eine be­ vorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schalenelemente mit einem im Scheitelbe­ reich geschlossenen parabelartigen Strömungskanalquerschnitt einteilig ausgeführt sind. In diesem Falle besteht die Mög­ lichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß die Schalenelemente mit einer Biegespannung, die aus einer positiven und negativen Spreizung ihrer Kanalquerschnittsschenkel resultiert, im Be­ reich des oberen Rohrhalbquerschnittes eingespannt sind. Von positiver Spreizung wird gesprochen, wenn der Abstand der oberen Ränder der Kanalquerschnittsschenkel gegenüber einer unverformten Ausgangslage vergrößert wird, von negativer Spreizung, wenn er verkleinert wird. Jedenfalls lassen sich auf diese Weise Spannungen erzeugen, die die Schalenelemente in dem zugeordneten Rohr festhalten. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, die Schalenelemente mit einem Scheitel­ gelenk im Sinne der Statik zweiteilig, gleichsam aus zwei Halbschalen, aufzubauen.

Die Nebenräume entstehen bei einer erfindungsgemäßen Freige­ fälleleitung zunächst aus Gründen der hydrodynamischen Aus­ legung des Strömungskanals, die den speziellen Verhältnissen, die für eine vorgegebene Freigefälleleitung wesentlich sind, angepaßt werden kann. Die Nebenräume erfüllen aber regelmäßig zusätzliche Funktionen und Zwecke. In diesem Zusammenhang ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nebenräume als Leitungsführungskanäle und/ oder Kabelführungskanäle und/oder begehbare Kanäle ausgeführt sind und mit entsprechenden Hilfseinrichtungen versehen sind. Die Nebenräume können auch zur Sammlung, Ableitung und Kon­ trolle von exfiltrierendem Abwasser durch Undichtigkeiten in der Sohlauskleidung aber auch, bei entsprechender Abdichtung z. B. im Einsteigschachtbereich, zum Aufbau eines Außenwasser­ druckes und damit zur Verhinderung von Abwasserexfiltrationen sowie zur Dichtheitsprüfung der Sohlauskleidung herangezogen werden. In diesem Zusammenhang kann auch mit besonderen Kon­ trollflüssigkeiten gearbeitet werden. Die Ausführungsform mit Nebenräumen, die als Leitungsführungskanäle bzw. Kabelführungs­ kanäle ausgebildet sind, ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil beispielsweise im Städtebau ein erheblicher Bedarf an zusätzlichen Leitungsführungskanälen, Kabelführungskanälen und dergleichen besteht. Sie werden bei der Installation einer erfindungsgemäßen Freigefälleleitung gleichsam von selbst mitinstalliert.

Besonders günstig sind die Querschnittsverhältnisse und die Auslegungsfreiheitsgrade, wenn nach bevorzugter Ausführungs­ form der Erfindung der Rohrinnenquerschnitt kreisförmig aus­ gebildet ist.

Auch in werkstoffmäßiger Hinsicht bestehen im Rahmen der Er­ findung mehrere Möglichkeiten. So ist eine bevorzugte Aus­ führungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenelemente aus Glas, vorzugsweise aus Sicherheitsglas, insbesondere vorgespanntem Sicherheitsglas, bestehen. Es ver­ steht sich, daß bei der Verwendung von Schalenelementen aus Glas die im Glasbau üblichen Regeln beachtet werden. So kann es zweckmäßig sein, zumindest im Bereich des oberen Randes der Querschnittsschenkel aufnehmende Rahmenteile oder Leisten anzuordnen. Die Schalenelemente können aber auch aus Kunst­ stoff, vorzugsweise aus faserbewehrtem Kunststoff, bestehen. Ein anderer Vorschlag der Erfindung geht dahin, die Schalen­ elemente aus Blech, vorzugsweise aus Stahlblech, einschließ­ lich austenitischem Blech, aufzubauen. Auch Kombinationen dieser Werkstoffe sind möglich. Grundsätzlich empfiehlt es sich, die Werkstoffe für die Schalenelemente so zu wählen, daß die Schalenelemente eine möglichst glatte Oberfläche, zu­ mindest zum Strömungskanal hin aufweisen. - Es versteht sich, daß die Schalenelemente auch austauschbar angeordnet sein können.

Bei der erfindungsgemäßen Freigefälleleitung sind die Schalen­ elemente unter Beachtung der angegebenen Grundregeln in den Rohrquerschnitt integriert. Um eine entsprechende Integration und Montage auf einfache Weise durchzuführen, lehrt die Er­ findung, daß der Rohrinnenquerschnitt angeformte Befestigungs­ einrichtungen und/oder Verspanneinrichtungen für die oberen Ränder der Kanalquerschnittsschenkel aufweist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Rohrinnenquerschnitt mit ein­ gebauten Befestigungseinrichtungen und/oder Verspanneinrich­ tungen für die oberen Ränder der Kanalquerschnittsschenkel zu versehen. Entsprechend kann der Rohrinnenquerschnitt an­ geformte Auflager für die Scheitel der Schalenelemente oder entsprechende eingebaute Auflager aufweisen. Im Rahmen der Erfindung liegt es, im Bereich des oberen Rohrhalbquerschnit­ tes an die Ränder der Kanalquerschnittsschenkel eine Verklei­ dungsplatte anzuschließen, die an der Rohrinnenwand, gleich­ sam als Decke oder Dach des Strömungskanals, anliegt. Auch diese Verkleidungsplatte kann aus den angegebenen Werkstoffen bestehen. Es versteht sich, daß bei einer erfindungsgemäßen Freigefälleleitung in Längsrichtung der Leitung die Schalen­ elemente aneinander anschließen müssen. Das kann mit Stoß­ fugen, die abgedichtet werden, aber auch mit muffenartigen Ausbildungen an den Schalenelementen und entsprechenden Über­ lappungen beim Einbau, geschehen.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei einer erfindungsgemäßen Freigefälleleitung mit üblichen Rohren, insbesondere üblichen Kanalisationsrohren, gearbeitet werden kann. Durch die Schalenelemente, die nach der Lehre der Er­ findung eingesetzt werden, läßt sich ohne Schwierigkeiten eine sehr weitgehende hydrodynamische Optimierung erreichen und werden außerdem die Voraussetzungen dafür geschaffen, durch den Einbau der Schalenelemente entstehende Freiräume für andere Zwecke auszunutzen. Obgleich solche Freiräume ge­ bildet werden, lassen sich die Verhältnisse hydrodynamisch so einrichten, daß in bezug auf die Mengenströme, die die Freigefälleleitung beherrschen muß, keinerlei Beeinträchti­ gungen eintreten. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß bereits installierte Freigefälleleitungen aus üblichen Kanalisationsrohren unschwer zu erfindungsgemäßen Freigefälle­ leitungen umgerüstet und dadurch auch saniert werden können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher er­ läutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Freige­ fälleleitung,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Fig. 1, ausschnitts­ weise,

Fig. 3 bis 5 weitere Ausführungsformen des Gegenstandes der Fig. 1.

Die in den Figuren im Querschnitt dargestellten Freigefälle­ leitungen mögen insbesondere für Abwasser bestimmt sein. In Längsrichtung besteht jede Freigefälleleitung aus einer Mehr­ zahl von gereiht angeordneten Rohren 1. Es handelt sich um Rohre 1 eines großen Durchmessers, die regelmäßig begehbar sind. Die Rohre 1 besitzen einen fertigungsbedingten Rohr­ innenquerschnitt mit oberem Rohrhalbquerschnitt oberhalb der Linie 2, unterem Rohrhalbquerschnitt unterhalb der Linie 2 und eine Rohrsohle 3 im unteren Rohrhalbquerschnittsbereich. Diese Begriffe machen eine Aussage über die installierte Frei­ gefälleleitung. In fertigungstechnischer Hinsicht kann eine entsprechende Differenzierung vorgenommen werden, sie ist je­ doch nicht erforderlich.

Die dargestellten Freigefälleleitungen besitzen Einbauten, die als strömungskanalbildende Schalenelemente 4 ausgeführt sind. Die Schalenelemente 4 spannen einen parabelartigen Strömungskanalquerschnitt 5 auf. Der Ausdruck Schalenelement 4 bringt zum Ausdruck, daß es sich insoweit um selbständige und auch selbsttragende Bauelemente im Sinne der Statik handelt. Man entnimmt aus allen Figuren, daß die Schalen­ elemente 4 einerseits mit dem Scheitel 6 ihres parabelförmigen Strömungskanalquerschnittes 5 im Bereich der Rohrsohle 3 in dem Rohrinnenquerschnitt an einem Auflager 7 aufgelagert so­ wie andererseits mit den oberen Rändern 8 ihrer Kanalquer­ schnittsschenkel 9 im oberen Rohrhalbquerschnitt an dem zu­ geordneten Rohr 1 mit einer Befestigungseinrichtung 10 be­ festigt sind. Es versteht sich, daß hier auch eine Abdichtung vorgesehen ist, z. B. auch so, daß in den verschiedenen Kanälen unterschiedliche Drücke aufrechterhalten werden können. Die Anordnung und Auslegungen sind fernerhin so getroffen, daß durch die Schalenelemente 4 im Bereich zwischen unterem Auflager 7 und oberer Befestigungseinrichtung 10 zur Rohr­ innenwand hin Nebenräume 11 gebildet sind. Die Schalen­ elemente 4 sowie der parabelartige Strömungskanal­ querschnitt 5 sind hydrodynamisch optimierbar, wozu auch auf eine vergleichende Betrachtung der Fig. 2 bis 4 verwiesen wird.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Schalenelemente 4 mit einem im Bereich des Scheitels 6 geschlossenen parabelartigen Strömungskanal­ querschnitt einteilig ausgeführt. Dabei können die Schalen­ elemente 4 mit einer Biegespannung, die aus einer positiven oder negativen Spreizung ihrer Kanalquerschnittsschenkel 9 resultiert, im Bereich des oberen Rohrhalbquerschnittes ein­ gespannt sein. Solche Verhältnisse können beispielsweise in den Fig. 2 bis 4 verwirklicht sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Schalenelemente 4 mit einem Scheitel­ gelenk 12 im Sinne der Statik zweiteilig, aus zwei Halbschalen 4a, 4b aufzubauen, wie es der Ausschnitt Fig. 2 zeigt. Das Scheitelgelenk 12 ist dadurch gebildet, daß im tiefsten Punkt des Scheitels 6 die Halbschalen 4a, 4b gegeneinander gestoßen sind, und zwar unter Zwischenschaltung eines glasbauüblichen Profils 13, welches elastisch verformbar sein kann.

In der Fig. 1 wurde angedeutet, daß die Nebenräume 11 als Leitungsführungskanäle und/oder Kabelführungskanäle und/oder begehbare Kanäle ausgeführt sind. Sie sind mit entsprechenden Hilfseinrichtungen versehen. In der Fig. 1 erkennt man Bau­ teile 14, die einerseits an der Rohrinnenwandung anliegen und gleichsam bühnenartige Begehflächen 15 bilden, die auch aus einem Rost bestehen können. Bestehen die Schalenelemente 4 aus Glas, so bleibt der Strömungskanalquerschnitt 5 beim Be­ gehen voll einsehbar.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Rohrinnenquerschnitt kreisförmig ausge­ legt, weil auf diese Weise besonders günstige Einrichtungen der Flächenverhältnisse in bezug auf die Querschnittsflächen verwirklicht werden können. - Wie bereits erwähnt können die Schalenelemente 4 aus Glas bestehen, sie können aber auch aus Kunststoff oder aus Blech aufgebaut sein.

In den Fig. 3 bis 5 erkennt man, daß der Rohrinnenquer­ schnitt Befestigungseinrichtungen 10 und/oder Verspannein­ richtungen für die oberen Ränder 8 der Kanalquerschnitts­ schenkel 9 der Schalenelemente 4 aufweist. Bei der Ausführungs­ form nach Fig. 3 sind diese angeformt. Bei der Ausführungs­ form nach den Fig. 4 und 5 ist die Anordnung so getroffen, daß der Rohrinnenquerschnitt eingebaute Befestigungseinrich­ tungen 10 und/oder Verspanneinrichtungen für die oberen Ränder 8 der Kanalquerschnittsschenkel 9 der Schalenelemente 4 besitzt.

In der Fig. 1 erkennt man in dem eingesetzten Bauteil 14, welches auch die begehbaren Bühnen 15 aufweist, ein ange­ formtes Auflager 7 für die Scheitel 6 der Schalenelemente 4. Dieses könnte auch im Rohrinnenquerschnitt angeformt sein. Solche Auflager 7 können aber auch zusätzlich in die Rohre 1 eingebaut sein. In der Fig. 1 erkennt man im oberen Rohrhalb­ querschnitt eine an die Ränder 8 der Kanalquerschnittsschenkel 9 angeschlossene Verkleidungsplatte 16, die an der Rohrinnen­ wand anliegt und gleichsam ein Dach oder eine Deckenverklei­ dung bildet. Man erkennt hier fernerhin in den Befestigungs­ einrichtungen 10 Bauteile, wie sie im Glasbau üblich sind.

Claims (15)

1. Freigefälleleitung, insbesondere für Abwasser, aus einer Mehrzahl von gereiht angeordneten Rohren, die einen fertigungsbedingten Rohrinnenquerschnitt mit oberem Rohrhalbquerschnitt, unterem Rohrhalbquerschnitt und Rohrsohle im unteren Rohrhalbquerschnitt und Einbauten aufweisen, die als strömungskanalbildende Schalenelemente ausgeführt sind, die einen parabelartig gewölbten Strömungskanalquerschnitt aufspannen und zur Rohrinnenwand hin Nebenräume bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenelemente (4) einerseits mit dem Scheitel (6) ihres parabelförmigen Strömungskanalquerschnitts (5) im Bereich der Rohrsohle (3) in dem Rohrinnenquerschnitt an einem Aufleger (7) aufgelagert sowie andererseits mit den oberen Rändern (8) den Kanalquerschnittsschenkel (9) im oberen Rohrhalbquerschnitt an dem zugeordneten Rohr (1) befestigt sind.

2. Freigefälleleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenelemente (4) sowie der parabelartige Strömungs­ kanalquerschnitt (5) hydrodynamisch optimiert sind.

3. Freigefälleleitung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schalenelemente (4) mit einem im Bereich des Scheitels (6) geschlossenen parabelartigen Strömungskanalquerschnitt (5) einteilig ausgeführt sind.

4. Freigefälleleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schalenelemente (4) mit einer Biegespannung, die aus einer positiven oder negativen Sprei­ zung ihrer Kanalquerschnittsschenkel (9) resultiert, im Be­ reich des oberen Rohrhalbquerschnittes eingespannt sind.

5. Freigefälleleitung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schalenelemente (4) mit einem Scheitelgelenk (12) zweiteilig, aus zwei Halbschalen (4a, 4b), aufgebaut sind.

6. Freigefälleleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Nebenräume (11) als Leitungs­ führungskanäle und/oder Kabelführungskanäle und/oder begeh­ bare Kanäle ausgeführt und mit zweckentsprechenden Hilfsein­ richtungen (14, 15) versehen sind.

7. Freigefälleleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Rohrinnenquerschnitt kreis­ förmig ausgelegt ist.

8. Freigefälleleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schalenelemente (4) aus Glas, vorzugsweise aus Sicherheitsglas, insbesondere vorgespanntem Sicherheitsglas, bestehen.

9. Freigefälleleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schalenelemente (4) aus Kunst­ stoff, vorzugsweise aus faserbewehrtem Kunststoff, bestehen.

10. Freigefälleleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schalenelemente (4) aus Blech, vorzugsweise aus Stahlblech, einschließlich austenitischem Stahlblech, bestehen.

11. Freigefälleleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Rohrinnenquerschnitt angeformte Befestigungseinrichtungen (10) und/oder Verspanneinrichtungen für die oberen Ränder (8) der Kanalquerschnittsschenkel (9) der Schalenelemente (4) aufweist.

12. Freigefälleleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrinnenquerschnitt einge­ baute Befestigungseinrichtungen (10) und/oder Verspannein­ richtungen für die oberen Ränder (8) der Kanalquerschnitts­ schenkel (9) der Schalenelemente (4) aufweist.

13. Freigefälleleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrinnenquerschnitt ange­ formte Auflager (7) für die Scheitel (6) der Schalenelemente (4) aufweist.

14. Freigefälleleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrinnenquerschnitt einge­ baute Auflager (7) für die Scheitel (6) der Schalenelemente (4) aufweist.

15. Freigefälleleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des oberen Rohrhalb­ querschnittes an die Ränder (8) der Kanalquerschnittsschenkel (9) der Schalenelemente (4) eine Verkleidungsplatte (16) an­ geschlossen ist, die an der Rohrinnenwand mittelbar oder un­ mittelbar anliegt.