DE102005060556A1

DE102005060556A1 - Abwasserhebeanlage

Info

Publication number: DE102005060556A1
Application number: DE102005060556A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Gröschel; Horst Schreyer
Original assignee: KSB AG
Current assignee: KSB AG
Priority date: 2005-12-17
Filing date: 2005-12-17
Publication date: 2007-08-16
Also published as: CN101331279A; CN101331279B; DK1960608T3; AU2006326327A1; ATE422585T1; RU2374400C1; EP1960608A1; EP1960608B1; DE502006002856D1; US20080310968A1; PL1960608T3; AU2006326327B2; WO2007068455A1; BRPI0617123B1; ES2319820T3; BRPI0617123A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abwasserhebeanlage mit einem Sammelbehälter (2) für Flüssigkeiten, insbesondere Abwässer, Fäkalien oder dergleichen und mit einer Einrichtung zum Entleeren des Behälters, insbesondere einer mit einem Motor verbundenen Pumpe (3), welche als Motorpumpenaggregat ganz oder teilweise abgesenkt im Behälter (2) angeordnet ist. Der Behälter (2) verfügt über mindestens je eine Zulauf- und Ablaufleitung (4, 5) für die Flüssigkeiten und die Abwasserhebeanlage ist mit einer Einrichtung (10) zur Schaltung der Pumpe (2) in Abhängigkeit von einem Flüssigkeitsniveau (P<SUB>A</SUB>, P<SUB>E</SUB>, A) innerhalb des Behälters (2) versehen. Der Behälterboden (12) oder mindestens eine Teilfläche (12.1, 12.2) ist in Abhängigkeit vom Behälterfüllstand elastisch nachgiebig ausgebildet. Ein oder mehrere Sensoren (15) sind an der Außenseite (14) der elastisch nachgiebigen Behälterbodenfläche (12.1, 12.2) angeordnet und messen deren Verformung. Dabei ist der elastisch nachgiebige Behälterbodenteil (12.1, 12.2) mit Abstand zu einer Aufstellfläche (13) angeordnet (Fig. 3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Abwasserhebeanlage mit einem Sammelbehälter für Flüssigkeiten, insbesondere Abwässer, Fäkalien oder dergleichen, mit einer Einrichtung zum Entleeren des Behälters, insbesondere einer mit einem Motor verbundenen Pumpe, welche als Motorpumpenaggregat ganz oder teilweise abgesenkt im Behälter angeordnet ist, der Behälter verfügt über mindestens je eine Zulauf- und Ablaufleitung für die Flüssigkeiten und die Abwasserhebeanlage ist mit einer Einrichtung zur Schaltung der Pumpe in Abhängigkeit von einem Flüssigkeitsniveau innerhalb des Behälters versehen.
Solche Abwasserhebeanlagen finden häufig als Fäkalienhebeanlagen Anwendung und werden in Gebäuden und Anlagen eingesetzt, wenn ein zu förderndes Abwasser unterhalb einer sogenannten Rückstauebene anfällt. Die Rückstauebene ist gewöhnlich ein Höhenniveau eines externen Abwassersystems, welches außerhalb eines Gebäudes unter einer Straße angeordnet ist. Für einen ordnungsgemäßen Betrieb einer solchen Abwasserhebeanlage sind Einrichtungen zur Überwachung des Flüssigkeitsniveaus innerhalb des Behälters erforderlich, um ein rechtzeitiges Ein- und Ausschalten der Pumpe sicherstellen zu können.

Durch die DE-A 33 11 980 ist eine solche Abwasserhebeanlage zum Sammeln und zum Abpumpen von Schmutzwasser bekannt. Dazu verfügt die Abwasserhebeanlage über einen Sammelbehälter und einer darin befindlichen Motorpumpeneinheit, die durch eine pneumatische Steuerglocke ihre Schaltsignale erhält. Hierbei handelt es sich um ein Staurohr, dessen Luftvolumen beim Ansteigen eines Behälterinhaltes eingeschlossen und damit im Staurohr einen statischen Druck erzeugt. Dieser Druck wird von einem Drucksensor erfasst und dessen Wert in eine Füllstandshöhe des jeweiligen Behälters umgerechnet. Solche Staudrucksysteme, die es in unterschiedlichsten Formen gibt, sind jedoch anfällig gegen das innerhalb des Behälters befindli che Schmutzwasser und dessen Bestandteile. Da ein Ausfall eines solchen relevanten Bauteiles für die gesamte Anlage und das davon entsorgte Gebäude von grundlegender Bedeutung ist, sind erhebliche Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten notwendig, um dessen Funktionalität zu gewährleisten. Um Leckverluste oder Ablagerungen innerhalb eines solchen Staurohrsystems zu vermeiden, muss das Rohr in aufwendiger Weise durch separate Steuerungselemente kontinuierlich freigefahren werden oder mit Hilfe einer Lufteinperlung die vorstehenden Nachteile vermieden werden.

Alternativ hierzu haben sich am Markt zur Steuerung der Pumpe Schwimmerschalter durchgesetzt, wie sie beispielsweise durch die DE-A 3 430 527 bekannt sind. In Abhängigkeit vom Flüssigkeitsniveau innerhalb des Behälters löst ein von einem Schwimmer betätigter Schalter die notwendigen Ein- und Ausschaltbewegungen einer Pumpe aus. Aber auch diese Schwimmerschalter sind durch Ablagerungen oder feste Bestandteile in der Flüssigkeit in ihrer Funktion eingeschränkt oder gefährdet.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Niveauerfassung zu entwickeln, durch die zuverlässig der Füllstand im Behälter problemlos erfasst und auf aufwendige, der Flüssigkeit ausgesetzte zusätzliche Schutzeinrichtungen verzichtet werden kann.

Die Lösung des Problems sieht vor, dass der Behälterboden oder mindestens eine Teilfläche des Behälterbodens in Abhängigkeit vom Behälterfüllstand elastisch nachgiebig ausgebildet ist, dass ein- oder mehrere Sensoren an der Außenseite der elastisch nachgiebigen Behälterbodenfläche angeordnet sind und deren Verformung messen.

Mit dieser Lösung wird in einfacher Weise das Problem von verschmutzenden Füllstandssensoren umgangen. Da die den Verformungsgrad eines Behälterbodenteiles erfassenden Sensoren auf der Außenseite des Behälters angebracht sind, sind sie den schädigenden Einflüssen eines Abwassers vollständig entzogen. Durch die Anordnung des Behälterbodenteiles mit einem Abstand zu einer Aufstellfläche für die Abwasserhebeanlage, ist dazwischen ein Hohlraum ausgebildet. Dieser Hohlraum ist gleichzeitig ein Schutzraum für die äußeren Sensoren gegenüber äußeren mechani schen Einflüssen und verhindert Beschädigungen des elastisch nachgiebigen Behälterbodenteiles.

Der Behälterboden oder eine Teilfläche davon sind so gestaltet, dass mindestens ein Sensor an einer Behälterboden-Messstelle angeordnet ist, an der bei maximal gefüllten Behälter eine auswertbare Verformung auftritt. Ebenso ist vorgesehen, dass mindestens ein Sensor an einer Behälterboden-Messstelle angeordnet ist, an der bei minimal gefüllten Behälter eine auswertbare Verformung auftritt. Somit wird die Generierung von Sensorsignalen gewährleistet, mit denen zuverlässig die notwendigen Einschalt-, Abschalt- oder Alarmpunkte einer Abwasserhebeanlage bzw. der damit verbundenen Pumpe und die Abhängigkeit vom jeweiligen Füllstand im Behälter erfasst werden können. Die dabei an einer Messstelle maximal auftretende Verformung eines belastenden Behälters liegt innerhalb der jeweils zulässigen Werkstoffwerte. Dies wird erreicht durch eine entsprechende Formgebung des Behälterbodens oder eines Teiles davon.

Ebenso ist es möglich, in dem Behälterboden ein elastisch nachgiebiges Element dichtend und flexibel gehalten anzuordnen und mit mindestens einem Sensor zu verbinden. Ein Sensorsignal über einen jeweiligen Füllstand wird von den an sich bekannten Auswerteeinheiten solcher Abwasserhebeanlagen für eine Pumpensteuerung verarbeitet.

Nach einer anderen Ausgestaltung sind ein oder mehrere Sensoren auswechselbar befestigt. Dies kann mittels einfacher Schnapp- oder Klemmverbindungen erfolgen und vereinfacht die Herstellung bei gleichzeitiger leichten Austauschbarkeit eines Sensors in einem eventuellen Wartungsfall.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die
1 ein Einbauschema für eine Abwasserhebeanlage, die
2 eine Ansicht der Abwasserhebeanlage, die
3 & 4 Ansichten von Sensoranordnungen und die
5 eine vergrößerte Darstellung eines Bodens.
In der 1 ist ein Querschnitt durch ein Gebäude gezeigt, in dessen Untergeschoss eine sanitäre Einrichtung dargestellt ist. Einer Abwasserhebeanlage 1 fließen die Abwässer der sanitären Einrichtung sowie andere zu entsorgende Flüssigkeiten zu und werden darin gesammelt, bis ein ausreichend hoher Füllstand für eine fallweise Förderung erreicht ist. Die Abwasserhebeanlage besteht aus einem flüssigkeits- und geruchsdichten Behälter 2 und einer darin dichtend angeordneten Pumpe 3 in Form eines Motorpumpenaggregates, das für die störungsfreie Förderung solcher Flüssigkeiten ausgelegt ist. Über eine Zulaufleitung 4 wird ein anfallendes Abwasser in den Behälter 2 eingeleitet und über eine Ablaufleitung 5 in Form einer Druckleitung über eine Rückstauebene 6 gefördert, um von dort in eine Kanalisation 7 abzufließen. Im allgemeinen ist ein solcher Behälter 2 mit einer – hier nicht dargestellten – Belüftung versehen, wodurch eine Gasabfuhr erreicht und die Entstehung eines Überdruckes im Behälter 2 verhindert wird. Ein solcher Lüftungsanschluss wird meistens über das Dach eines Gebäudes geführt, um Geruchsbelästigungen zu vermeiden.
Die 2 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Seitenansicht einer solchen Abwasserhebeanlage nach dem Stand der Technik. Der die Abwässer sammelnde Behälter 2 ist hermetisch geschlossen, um deren Austritt und um Geruchsbelästigungen in einem Gebäude zu vermeiden. Der Behälter 2 ist mit einer Zulaufleitung 4 und mit einer Ablaufleitung 5 verbunden, wobei in letzterer ein Rückschlagventil 8 und ein Absperrventil 9 angeordnet sind. In dem Behälter 2 teilweise eingetaucht ist eine elektrisch angetriebene Pumpe 3. Sie fördert in die Ablaufleitung 5 und wird immer nur bei Bedarf eingeschaltet. Dazu ist sie mit einem Schaltgerät 10 zur Steuerung und Überwachung des Betriebes einer solchen Abwasserhebeanlage verbunden.
Beispielhaft ist in gestrichelter Darstellung als Stand der Technik ein Schwimmerschalter 11 gezeigt. Mit einem solchen innerhalb des Behälters 2 angeordneten Schwimmerschalter wird bei Erreichen von drei strichpunktiert dargestellten Behälter-Füllständen P_A, P_E und A ein Signal an das Schaltgerät 10 übermittelt und von diesem eine Schaltfunktion für die Abwasserhebeanlage ausgelöst. Hierbei steht die unterste Linie P_A für die Schaltfunktion „Pumpe aus". Der schwenkbar gelagerte Schwimmerschalter hängt dann herab. Bei zunehmendem Flüssigkeitsstand bewegt sich der Schwimmer nach oben, bis er bei einem Behälter – Füllstand P_E eine Schaltstellung erreicht, die der Schaltfunktion „Pumpe ein" entspricht und ein Einschalten der Pumpe durch das Schaltgerät 10 zur Folge hat. Und bei Erreichen des obersten, dritten Behälter- Füllstandes A, einem unzulässigen Betriebszustand, wird eine Alarmfunktion auslöst. Strömt in den Behälter eine größere Menge an Abwasser ein, als von der Pumpe weggefördert werden kann, dann verhindert die Alarmfunktion ein Überfluten der Kellerräume durch ein Zurückströmen und einen Austritt aus den Zuläufen der angeschlossenen Einrichtungen. Dieser Zustand kann auch bei einem Ausfall der Pumpe eintreten. Es ist daher auf eine ständige Funktionsbereitschaft eines solchen innerhalb des Behälters angeordneten Schwimmerschalter zu achten.
Die 3 zeigt dagegen als Verbesserung der bisherigen Lösungen einen vergrößerten Ausschnitt vom Behälter 2 in Form eines Querschnitts durch einen Behälterboden 12. Der Boden 12 des Behälters 2 weist einen Teilbereich 12.1 auf, der oberhalb und im Abstand zu einer Aufstellebene 13 für die Abwasserhebeanlage angeordnet ist Dadurch ist zwischen der Aufstellebene 13 und dem darauf mit der Bodenfläche 12 aufliegenden Behälter 2 ein ganz oder teilweise abgeschlossener Hohlraum 16 ausgebildet. Dieser schirmt den nachgiebigen Teilbereich 12.1 des Behälterbodens 12 vor äußeren Einflüssen ab. Der Teilbereich 12.1 des Behälterbodens 12 ist elastisch nachgiebig ausgebildet und an seiner Außenseite 14 sind ein oder mehrere Sensoren 15 angeordnet. Der Abstand zwischen den an tiefster Stelle montierten Sensor 15 und der Aufstellebene 13 ist so groß bemessen, dass bei vollständiger Füllung eines Behälters 2 eine Berührung mit der Aufstellebene 13 sicher vermieden wird.
Der jeweilige Füllungsgrad eines Behälters 2 wirkt in Form einer Flüssigkeitssäule verformend auf die elastisch nachgiebig ausgebildete Teilfläche 12.1 ein. Deren jeweiligen Verformungsgrad erfasst mindestens ein äußerer Sensor 15. Dessen Signal wird mit Hilfe des Schaltgerätes 10 in ein Füllstandssignal umgewandelt, angezeigt und/oder zur Steuerung der Pumpe 3 verwendet.
Aufgrund eines sich innerhalb des Behälters einstellenden Flüssigkeitsniveaus und der daraus resultierenden Flüssigkeitssäule wird die Behälterbodenfläche unterschiedlich verformt oder ausgelenkt. Die Größenordnungen dieser Verformungen liegen innerhalb der zulässigen Werte des jeweils für den Behälter 2 verwendeten Werkstoffes. Somit wirken auf den Sensor 15 Formänderungsarbeiten ein, die als ein direktes Maß für den Füllstand innerhalb des Behälters 2 verwendet werden. Da der Sensor 15 in einem Hohlraum 16 angeordnet ist, der zwischen der Aufstellebene 13 und dem demgegenüber erhöhten Behälterbodenteil 12.1 ausgebildet ist, ergibt sich ein zusätzlicher Schutzraum für den Sensor 15. Die – hier nicht dargestellten – Signalleitungen des Sensors 15 befinden sich ebenfalls vollständig außerhalb der Abwasserhebeanlage und sind deshalb problemlos mit dem Schaltgerät 10 zu verbinden. Die bisher üblichen Leitungsdurchführungen im Behälter 2 entfallen damit vollständig. Dies stellt ein zusätzliches Sicherheitsmerkmal für einen sicheren Betrieb dar.
Die 4 zeigt eine andere Ausbildungsform der Bodenfläche 12. Hier ist im nachgiebigen Behälterbodenteil 12.1 zusätzlich ein elastisch nachgiebig ausgebildeter Behälterbodenteil 12.2 als eine flüssigkeitsdicht eingesetzte Membran gestaltet. Dieser Behälterbodenteil 12.2 kann aus einem Gummimaterial bestehen, als aus einem elastischen Kunststoff bestehende Platte ausgebildet sein, als eine metallische Membran oder als eine Kombination solcher Materialien gestaltet sein. Der jeweilige Flüssigkeitsstand im Behälter 2 lenkt den Behälterbodenteil 12.2 in Richtung auf die Außenseite 14 aus. Ein an der Außenseite 14 angeordneter und mit dem Behälterbodenteil 12.2 in Wirkverbindung stehender Sensor 15 generiert aus der Auslenkung ein Sensorsignal.
5 zeigt die Anordnung des Sensors 15 in einem auswechselbar gestalteten Gehäuse 17, das mit bekannten Mitteln 18 am Behälterbodenteil 12.1 befestigt sein kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel dient es gleichzeitig zur Befestigung des Behälterbodenteiles 12.2. Und der Sensor 15 kann als ein induktives System für eine Wegmessung oder als ein Piezoquarz für eine Druckmessung ausgelegt sein.

Claims

Abwasserhebeanlage mit einem Sammelbehälter (2) für Flüssigkeiten, insbesondere Abwässer, Fäkalien oder dergleichen, mit einer Einrichtung zum Entleeren des Behälters, insbesondere einer mit einem Motor verbundenen Pumpe (3), welche als Motorpumpenaggregat ganz oder teilweise abgesenkt im Behälter (2) angeordnet ist, der Behälter (2) verfügt über mindestens je eine Zulauf- und Ablaufleitung (4, 5) für die Flüssigkeiten und die Abwasserhebeanlage ist mit einer Einrichtung (10) zur Schaltung der Pumpe (3) in Abhängigkeit von einem Flüssigkeitsniveau innerhalb des Behälters (2) versehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterboden (12) oder mindestens eine Teilfläche (12.1, 12.2) des Behälterbodens (12) in Abhängigkeit vom Behälterfüllstand elastisch nachgiebig ausgebildet ist, dass ein- oder mehrere Sensoren (15) an der Außenseite (14) der elastisch nachgiebigen Behälterbodenfläche (12.1, 12.2) angeordnet sind und deren Verformung messen.
Abwasserhebeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch nachgiebige Behälterbodenteil (12.1, 12.2) mit Abstand zu einer Aufstellfläche (14) angeordnet ist.
Abwasserhebeanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (15) an einer Behälterboden-Messstelle angeordnet ist, an der bei maxiamal gefüllten Behälter eine auswertbare Verformung auftritt.
Abwasserhebeanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (15) an einer Behälterboden-Messstelle angeordnet ist, an der bei minimal gefüllten Behälter eine auswertbare Verformung auftritt.
Abwasserhebeanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälterboden (12) ein elastisch nachgiebiges Element (12.1, 12.2) dichtend und flexibel gehalten angeordnet und mit mindestens einem Sensor (15) verbunden ist.
Abwasserhebeanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Sensoren (15) auswechselbar befestigt sind.