DE3628725A1 - Vakuum-entwaesserungsanlage - Google Patents
Vakuum-entwaesserungsanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vakuum-Entwässerungsanlage mit einem
oder mehreren unter Unterdruck stehenden Sammeltanks und daran
angeschlossenen, abwechselnd steigend und mit Gefälle verlegten
Vakuumleitungen, an die unter normalem Druck stehende Anschluß
leitungen der zu entwässernden Einheiten jeweils über ein Absaug
ventil angeschlossen sind, welches selbsttätig öffnet, wenn sich
eine bestimmte Abwassermenge von etwa 5 bis 40 Liter davor ange
sammelt hat, und bei jedem Öffnungsvorgang zusammen mit dem Ab
wasser das zwei- bis fünfzehnfache Volumen Luft in die Vakuum
leitung einläßt, wobei wenigstens eine von einer Stelleinrich
tung in Abhängigkeit vom Wasserstand oder Druck an einer bestimmten
Stelle der Vakuumleitung gesteuerte Belüftungsöffnung an der Va
kuumleitung angeordnet ist.
Eine derartige Vakuum-Entwässerungsanlage ist aus der DE-OS
26 37 962 bekannt. Sie funktioniert nach dem Prinzip, in Zeiten
normalen Betriebs möglichst wenig Luft in die Vakuumleitung ein
zulassen, und in ruhigen Zeiten, wenn die jeweils beim Öffnen
eines Absaugventils zusammen mit einer Abwasserportion ein
strömende Luft insgesamt nicht mehr für den Transport des Was
sers ausreicht, dieses also in Form langer Wassersäulen in der
Leitung stehen bleibt, durch welche die Luft nur noch hindurch
perlt, Belüftungseinrichtungen zu öffnen, die stoßartig sehr
viel Luft einlassen. Die Belüftungseinrichtungen bleiben so
lange offen, bis die Wassersäulen in der Vakuumleitung jeweils
wenigstens über die nächste Steigung befördert worden sind oder
bis die Leitung ganz geleert ist, wobei sich Öffnungszeiten von
mehr als 30 Minuten ergeben können.
Die bekannte Vorrichtung hat sich in der Praxis nicht bewährt,
weil die Zustandsbedingungen in der Vakuumleitung bei geschlos
senen bzw. geöffneten Belüftungseinrichtungen zu unterschiedlich
sind. Da das stoßartige Einlassen großer Luftmengen eine extreme
Maßnahme ist, wendet man sie erst an, wenn die Füllung der Va
kuumleitung mit Abwasser bereits ein fortgeschrittenes Stadium
erreicht hat, in dem auch der sog. Gleichzeitigkeitsfaktor,
d. h. ein zufälliges Zusammentreffen der Öffnungsvorgänge
mehrerer Absaugventile, nicht mehr helfen könnte. Die schlech
ten Druckverhältnisse in der weitgehend gefüllten Leitung än
dern sich aber auch dann nicht sofort, wenn die Belüftungs
einrichtungen stoßartig viel Luft einlassen. Da sich die vor
handenen großen Wassersäulen nur langsam in Bewegung setzen,
bricht der Unterdruck nun erst recht zusammen, es kommt zu
Funktionsstörungen an den automatisch mit dem Systemunter
druck betriebenen Absaugventilen, und die Vakuumpumpen
brauchen lange, bis sie nicht nur das angesammelte Wasser,
sondern auch die zusätzlich eingelassenen großen Luftmengen
wieder abgesaugt haben. Wenn sich die Belüftungseinrichtungen
im mittleren Bereich von Vakuumleitungen befinden, wirkt sich
außerdem das Vakuumreservoir im äußeren Leitungsteil so aus,
daß die plötzlich einströmende Luft das Wasser in die falsche
Richtung treibt. Schließlich arbeitet die bekannte Entwässerungs
anlage auch nicht besonders wirtschaftlich, da bei längeren,
stehenden, nur langsam zu beschleunigenden Wassersäulen ein
beträchtlicher Teil der durch die Belüftungseinrichtungen und
die Hausanschlüsse eintretenden Luftmenge hindurchperlt, ohne
viel zur Beschleunigung oder eventuell überhaupt zur Fortbe
wegung der Wassersäulen beitragen zu können.
Durch die US-PS 37 30 884 ist es auch schon bekannt, am Ende
von Vakuumleitungen einstellbare Belüftungseinrichtungen an
zubringen, die entsprechend der jeweiligen Einstellung konti
nuierlich eine konstante, sehr kleine Luftmenge über ein
Schraubgewinde einströmen lassen, um das Abwasser ständig
zu belüften und dadurch Fäulnis vorzubeugen. Zum Abwasser
transport und dessen automatischer Regelung können aber die
auf einen konstanten Wert eingestellten geringen Luftmengen
nicht beitragen, da bei dieser bekannten Anlage die beim
Öffnen eines Absperrventils in die Vakuumleitung eingelas
senen Abwassermengen mit etwa 400 Liter sehr groß sind und
von vornherein sehr lange Wassersäulen bilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuum-Entwäs
serungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, in welcher
das Abwasservolumen ständig feinfühlig beeinflußt wird, so daß
sie von vornherein die Entstehung träger Wassersäulen verhindert
und deshalb auch ohne die Funktion störende, stoßartige Belüf
tungsaktionen auskommt.
Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Öffnungsweite der Belüftungsöffnung kontinuierlich oder in meh
reren Stufen innerhalb eines Bereiches regelbar ist, in welchem
so geringe Mengen Luft einströmen, daß diese durch in der Va
kuumleitung stehende Wassersäulen hindurchperlt.
Die Besonderheit der Erfindung, nämlich die sich ständig ändern
de Öffnungsweite der Lufteinlaßöffnungen, bietet den Vorteil,
daß in jedem Moment die Luftzufuhr nach Bedarf geregelt wird.
Es wird auf diese Weise sozusagen ein künstlicher Gleichzeitig
keitsfaktor geschaffen, wobei sich die Belüftungsöffnungen in
dem Maße schließen, wie infolge gleichzeitigen Öffnens mehrerer
Absaugventile in verschiedenen Häusern für genügend normalen
Lufteinlaß gesorgt ist, um das Abwasser abzutransportieren und
das Abwasservolumen in der Vakuumleitung auf einem niedrigen
Wert zu halten. Läßt die Frequenz der Öffnungsvorgänge der
Absaugventile und damit der Gleichzeitigkeitsfaktor nach, ver
größert sich die lichte Weite der regelbaren Belüftungsöffnun
gen, so daß dadurch mehr Luft in die Vakuumleitung einströmt,
die sich zu der über die Hausanschlüsse einfließenden Luft
addiert.
Da man mit einem vorhandenen Teilvakuum Wassersäulen nur jeweils
wenige Meter hochsaugen kann, müssen Vakuumleitungen mit höheren
Steigungen in mehrere kurze, ansteigende und dazwischen mit Ge
fälle verlegte Leitungsabschnitte unterteilt sein. Auch in der
Ebene werden Vakuumleitungen normalerweise abwechselnd mit über
eine geringe Höhe ansteigenden und wieder abfallenden Leitungs
abschnitten verlegt (siehe DE-PS 26 41 110). Wenn man derartige
Vakuum-Entwässerungsanlagen ohne die erfindungsgemäß vorgeschla
genen geregelten Belüftungseinrichtungen betreibt, bilden sich
an vielen kurzen Steigungsabschnitten der Vakuumleitungen von
unten bis oben reichende Wassersäulen, die insgesamt mehr als
60% des Leitungshohlraums ausmachen können. Wenn nun erfin
dungsgemäß regelbare Belüftungseinrichtungen vorhanden sind,
enthalten die vielen kurzen Wassersäulen in der Vakuumleitung
mehr oder weniger gelöste und in Form von Blasen im Wasser ent
haltene Luft. Die Wassersäulen haben dann vielfach dieselbe
Länge und Höhe wie vorher, weil sie in einem kurzen steigen
den Leitungsabschnitt nicht länger als dieser sein können, sie
bestehen jedoch zu einem mehr oder weniger großen Anteil aus
Luft statt Wasser, sind dementsprechend leichter und können
durch die beim Öffnen von Absaugventilen über die Hausan
schlußleitungen stoßartig eintretende Luft wegen ihrer gerin
geren trägen Masse besser beschleunigt werden. Das in den
Wassersäulen durch Luft ersetzte Wasservolumen wird in den
Sammeltank verdrängt. Im Ergebnis können sich in den Vakuum
leitungen einer erfindungsgemäßen Entwässerungsanlage bis zu
etwa 50 % weniger Wasser befinden als ohne die genannten re
gelbaren Belüftungsöffnungen.
Ein weiterer Vorteil der neuen Anlage im Vergleich zum Stand
der Technik besteht darin, daß die Druckverhältnisse in den
Vakuumleitungen keinen großen Schwankungen unterliegen, die
sich von vornherein schlecht voraussehen lassen und zu
Funktionsstörungen führen können. Man braucht auch nicht
etwa wegen des zusätzlich über die Belüftungseinrichtungen
eingelassenen Luftvolumens größere Vakuumpumpen. In Zeiten
starken Abwasseranfalls wird durch häufiges Öffnen der Absaug
ventile genügend Luft über die Hausanschlußleitungen einge
führt, so daß die regelbaren Belüftungsöffnungen ganz oder
fast ganz geschlossen sein können. Die Vakuumpumpen brauchen
also nur entsprechend dem in Spitzenzeiten anfallenden Ab
wasservolumen und dem zugehörigen, über die Hausanschlußlei
tungen einströmenden Luftvolumen dimensioniert zu werden. Da
bei kann das Luftvolumen sogar geringer bemessen sein als bei
Anlagen ohne erfindungsgemäße Belüftungseinrichtung, und dem
entsprechend können im Einzelfall auch die Vakuumpumpen klei
ner dimensioniert werden, weil die Anlage auch in ruhigeren
Zeiten, wenn die geringeren an den Absaugventilen eingestellten
Luftmengen zum störungsfreien Betrieb nicht ausreichen würden,
bei weiter geöffneten Belüftungsöffnungen einwandfrei funk
tioniert.
Schließlich ist als vorteilhafter Nebeneffekt die verbesserte
Belüftung des Abwassers zu erwähnen.
In bevorzugter praktischer Ausführung der Erfindung ist wenigstens
eine Belüftungseinrichtung am äußeren Ende einer Vakuumleitung an
geordnet. Die darüber einströmende Luft ist dann auf der gesam
ten Länge der Leitung wirksam. In weiterer bevorzugter Ausfüh
rung werden Belüftungseinrichtungen an einer Vakuumleitung
zwischen einer größeren Zahl von nahe einem Sammeltank ange
schlossenen Anschlußleitungen und einer kleineren Zahl von
weiter vom Sammeltank entfernten Anschlußleitungen angeordnet.
Auf diese Weise wird außer dem geschilderten grundsätzlichen
Vorteil erreicht, daß das Abwasser nicht infolge des Vakuum
reservoirs in den äußeren Leitungsbereichen rückwärts gesaugt
wird. Weitere zweckmäßige Stellen, an denen erfindungsgemäße
Belüftungseinrichtungen angeordnet werden können, befinden
sich in Strömungsrichtung vor Problemabschnitten der Vakuum
leitung, z. B. vor größeren Steigungsabschnitten oder z. B.
Dükern.
Für Vakuum-Entwässerungsanlagen wird eine Zuverlässigkeit ge
fordert, die sich an der herkömmlicher Systeme mit Freigefälle-
Leitungen messen lassen muß. Dabei spielt die Zuverlässigkeit
der beweglichen Teile, also der Pumpen, Ventile und Stellein
richtungen eine entscheidende Rolle. Um einen störungsfreien
Betrieb der vorgeschlagenen Vakuum-Entwässerungsanlagen zu
gewährleisten, ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der
Erfindung vorgesehen, daß die Stelleinrichtung zur Änderung
der Öffnungsweite der Belüftungsöffnung aus einem mit dem
Unterdruck der Vakuumleitung beaufschlagbaren Membrankolben
besteht, welcher bei fallendem absoluten Druck ein Ventil
glied gegen eine Rückstellfeder in eine die Belüftungsöffnung
verkleinernde Stellung zieht. Dabei ist zweckmäßigerweise die
Leitungsverbindung zwischen der Vakuumleitung und einem vom
Mebrankolben begrenzten Hohlraum mit einer Drosselstelle aus
gebildet, so daß jeweils erst eine bestimmte Zeit verstreicht,
bis sich eine Druckänderung in der Vakuumleitung dem Membran
kolben mitteilt. Kurzfristige Druckänderungen, wie sie ins
besondere beim Öffnen der Absaugventile an den Hausanschluß
leitungen auftreten, beeinflussen demnach die Regelung der
Belüftungsöffnung nicht. Zur Anpassung an die unterschied
lichen Gegebenheiten verschiedener Entwässerungsanlagen so
wie verschiedener Vakuumleitungen derselben Entwässerungsan
lage ist die Öffnungsweite der Drosselstelle vorzugsweise ein
stellbar. Eine weitere individuelle Einstellmöglichkeit besteht
in bevorzugter praktischer Ausführung der Erfindung darin, daß
die Länge einer Steuerstange zwischen dem Membrankolben und dem
Ventilglied einstellbar ist. Damit kann die größte Öffnungs
weite der Belüftungsöffnung eingestellt werden. Insgesamt
wird man als regelbaren lichten Querschnitt einer Belüftungs
öffnung einen Bereich von etwa 3 bis 700 mm2 wählen. Es kann
auch vorgesehen sein, daß sich die Belüftungsöffnung bei be
stimmten Betriebszuständen ganz schließt.
Eine Vakuum-Entwässerungsanlage hat normalerweise in bestimmten
Abständen an den Vakuumleitungen angeordnete, aufsteigende In
spektionsrohre, die normalerweise durch abnehmbare Verschluß
kappen dicht abgedeckt sind. Bei den Hausanschlüssen befinden
sich in Strömungsrichtung hinter dem Absaugventil Hausabsperr
einrichtungen, deren Verschlußorgane in der Zwischenzeit
zwischen dem Bau einer Entwässerungsanlage und dem Anschluß
eines Hauses die Verbindung zur Vakuumleitung absperren. Es
ist bekannt, die oberen Enden der Inspektionsrohre und die
Inspektionsöffnungen an den Hausabsperreinrichtungen identisch
auszubilden. Diese Tatsache wird in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung ausgenutzt, in dem vorgeschlagen wird, daß die Be
lüftungsöffnung, das Ventilglied, die Stelleinrichtung und
die Leitungsverbindung zur Stelleinrichtung eine Baueinheit
mit einer auf ein Inspektionsrohr an einer Vakuumleitung
passenden Verschlußkappe bilden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher er
läutert. Dort ist das äußerste, d. h. am weitesten von einer
Vakuumstation entfernte Ende einer Vakuumleitung 10 dargestellt,
die z. B. einen Innendurchmesser von 75 bis 220 mm haben kann
und normalerweise aus Kunststoff besteht. An die im weiteren
Verlauf in der Erde abwechselnd steigend und mit Gefälle
verlegte Vakuumleitung 10 ist ein Steigrohr 12 angeschlossen,
welches z. B. ein herkömmliches Inspektionsrohr oder ein zu
einer Hausabsperreinrichtung führendes Steigrohr mit beispiels
weise einem Innendurchmesser von 40 mm sein kann. Das abge
brochen dargestellte Steigrohr 12 wird am oberen Ende durch
ein kappenförmiges Endstück 14 dicht abgeschlossen. Dieses
Endstück paßt auch auf andere Inspektionsrohre und Steigrohre
an Hausanschlüssen.
Auf das Endstück 14 ist über ein Zwischenstück 16 ein Zylinder
18 aufgeschweißt oder aufgeklebt. Auch diese Teile bestehen
vorzugsweise aus Kunststoff und bilden im Beispielsfall eine
Verlängerung des Steigrohrs 12. In der oberen Endwand 20 des
Zylinders 18 befindet sich eine Anschlußöffnung 22, an die
eine Verbindungsleitung 24 zum Steigrohr 12 angeschlossen
ist. Der am unteren Ende durch eine Membran 26 abgeschlossene
innere Hohlraum des Zylinders 18 wird also über die Verbindungs
leitung 24 und die Anschlußöffnung 22 ständig mit dem in der
Vakuumleitung herrschenden Unterdruck beaufschlagt. Während
dieser die Membran 26 nach oben zu ziehen bestrebt ist, drückt
eine im Zylinder 18 eingespannte Druckfeder 28 die Membran 26
in Richtung nach unten. Mit der Membran 26 ist eine sich nach
unten erstreckende Steuerstange 30 verbunden, die ein kegel
stumpfförmiges Ventilglied 32 trägt, welches bei Bewegung der
Membran 26 eine Belüftungsöffnung 34 in der Stirnwand des
Endstücks 14 mehr oder weniger weit verschließt. Die Belüf
tungsöffnung 34 kann, wie gezeigt, zylindrisch, alternativ
aber auch zum Ventilglied 32 passend konisch ausgebildet
sein. Die Steuerstange 30 ist zweckmäßigerweise in ihrer
Länge verstellbar, indem sie z. B. aus wenigstens zwei axial
relativ zueinander verstellbaren Teilen besteht oder z. B.
unterschiedlich tief in den Ventilkörper 32 einschraubbar
ist.
Wenn das Zwischenstück 16 rohrförmig ist, müssen daran ein oder
mehrere Löcher 36 vorhanden sein, damit der Innenraum der Vakuum
leitung 10 bei geöffneter Belüftungsöffnung 34 mit der Außen
atmosphäre in Verbindung steht.
Die Empfindlichkeit bzw. Reaktionsträgheit der aus den Teilen
18 und 26 bis 30 bestehenden Stelleinrichtung für die in ihrer
Öffnungsweite regelbare Belüftungsöffnung 34 kann mittels einer
einstellbaren Drosselstelle 38 an der Anschlußöffnung 22 ver
ändert werden. Die Einstellung erfolgt z. B. mittels einer
Stellschraube 40, die je nach gewünschter Trägheit mehr oder
weniger tief in den freien Querschnitt der Verbindungsleitung 24
am Anschluß 22 eingeschraubt wird.
Die vorstehend beschriebene Belüftungseinrichtung bedarf nach
der Montage innerhalb langer Intervalle keiner Wartung. Die
Vakuum-Entwässerungsanlagen der eingangs genannten Art können
grundsätzlich in demselben Unterdruckbereich betrieben werden
wie bisher. Da die im Beispielsfall beschriebene Stelleinrich
tung 18, 26 bis 30 als Antriebsquelle den Unterdruck in der
Vakuumleitung 10 ausnutzt, entfallen Komplikationen im Zu
sammenhang mit einer besonderen Energiezufuhr. Dennoch besteht
grundsätzlich die Möglichkeit, als Stelleinrichtung für die
vorgeschlagenen regelbaren Belüftungsöffnungen elektrisch
bzw. elektronisch gesteuerte Stelleinrichtungen zu verwenden,
bei denen Druck- oder Wasserstandsfühler Signale erzeugen,
die in elektrische Steuersignale für die Stelleinrichtung
umgesetzt werden.
Claims (8)
1. Vakuum-Entwässerungsanlage mit einem oder mehreren unter
Unterdruck stehenden Sammeltanks und daran angeschlossenen,
abwechselnd steigend und mit Gefälle verlegten Vakuumlei
tungen, an die unter normalem Druck stehende Anschlußlei
tungen der zu entwässernden Einheiten jeweils über ein Ab
saugventil angeschlossen sind, welches selbsttätig öffnet,
wenn sich eine bestimmte Wassermenge von 5 bis 40 Liter
davor angesammelt hat, und bei jedem Öffnungsvorgang zu
sammen mit dem Abwasser das zwei- bis fünfzehnfache Volumen
Luft in die Vakuumleitung einläßt, wobei wenigstens eine
von einer Stelleinrichtung in Abhängigkeit vom Wasserstand
oder Druck an einer bestimmten Stelle der Vakuumleitung ge
steuerte Belüftungsöffnung an der Vakuumleitung angeordnet
ist , dadurch gekennzeichnet, daß
die Öffnungsweite der Belüftungsöffnung (34) kontinuierlich
oder in mehreren Stufen innerhalb eines Bereiches regelbar
ist, in welchem so geringe Mengen Luft einströmen, daß diese
durch in der Vakuumleitung (10) stehende Wassersäulen hin
durchperlt.
2. Entwässerungsanlage nach Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine Belüf
tungsöffnung (34) am äußeren Ende einer Vakuumleitung (10)
angeordnet ist.
3. Entwässerungsanlage nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine Belüf
tungseinrichtung an einer Vakuumleitung vor einem Stei
gungsabschnitt oder Düker oder zwischen einer größeren
Zahl von nahe einem Sammeltank angeschlossenen Anschluß
leitungen und einer kleineren Zahl von weiter vom Sammel
tank entfernten Anschlußleitungen angeordnet ist.
4. Entwässerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , da
durch gekennzeichnet, daß die Stell
einrichtung (18, 26-30) zur Änderung der Öffnungsweite der
Belüftungsöffnung (34) einen mit dem Unterdruck der Vakuum
leitung (10) beaufschlagbaren Membrankolben (26) aufweist,
welcher bei fallendem absoluten Druck ein Ventilglied (32)
gegen eine Rückstellfeder (28) in eine die Belüftungs
öffnung (34) verkleinernde Stellung zieht.
5. Entwässerungsanlage nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leitungsverbindung
(24) zwischen der Vakuumleitung (10, 12, 14) und einem
vom Membrankolben (26) begrenzten Hohlraum (18) mit einer
Drosselstelle (38) ausgebildet ist.
6. Entwässerungsanlage nach Anspruch 5 , dadurch
gekennzeichnet, daß die Öffnungsweite der
Drosselstelle (38) einstellbar ist.
7. Entwässerungsanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Länge einer Steuerstange (30) zwischen dem Membran
kolben (26) und dem Ventilglied (32) einstellbar ist.
8. Entwässerungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Belüftungsöffnung (34), das Ventilglied (32), die Stell
einrichtung (18, 26-30) und die Leitungsverbindung (24)
eine Baueinheit mit einer auf ein Inspektionsrohr (12)
an einer Vakuumleitung (10) passenden Verschlußkappe (14)
bilden.
Priority Applications (4)
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DE3628725A1 true DE3628725A1 (de) | 1988-02-25 |
Family
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Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (3)
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AT (1) | ATE53415T1 (de) |
DE (2) | DE3628725A1 (de) |
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- 1986-08-23 DE DE19863628725 patent/DE3628725A1/de not_active Withdrawn
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- 1987-03-24 EP EP87104283A patent/EP0258525B1/de not_active Expired - Lifetime
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EP0258525A3 (en) | 1988-10-05 |
EP0258525A2 (de) | 1988-03-09 |
DE3763090D1 (de) | 1990-07-12 |
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Legal Events
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