DE4420105C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Spülen eines ortsfesten Sammelbehälters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spülen eines ortsfesten Sammelbe­ hälters.

Bei einem bekannten Spülverfahren wird der Transportbehälter sowohl zum Ansaugen des wässrigen Schlammes mit einem Vakuum von etwa 100 mbar als auch zum Spülen des Sammelbehälters durch einen Überdruck von etwa 0,5 bar (Gesamtdruck: 1,5 bar) im Transportbehälter benutzt. Dabei ist eine mit der Ansaugleitung verbundene Steigleitung mit ihrer Eintrittsöffnung bis in die Nähe der tiefsten Stelle eines Wasserbereichs geführt, in dem sich eine ausreichende Menge an Spülwasser ansammelt. Durch abwechselndes Ansaugen und Spülen wechselt der Druck im Transportbehälter ständig zwischen Unter- und Überdruck, wobei sowohl für die Vakuumerzeugung als auch für die Erzeugung des Überdrucks von nur 0,5 bar jeweils etwa 25 bis 30 Sekunden benötigt werden. Hierbei handelt es sich jedoch nur um theo­ retische Werte; in der Praxis benötigt das Bedienungspersonal für den Wechsel von Unterdruck auf Überdruck für das Ansaugen des Schlammes und für das Spülen des Sammelbehälters etwa 4 Minuten. Die Vorgabe der Reinigungsbetriebe lautet aber dahingehend, daß ein Reinigungsfahrzeug in einer Schicht etwa 50 Reinigungen durchfuhren muß, was einen zusätz­ lichen Zeitaufwand von etwa 200 Minuten bedingt, also mehr als 3 Arbeits­ stunden. Darüber hinaus ist die Spülwirkung begrenzt, weil der Transport­ behälter wegen seines großen Volumens, das zwischen etwa 6000 und 8000 Litern liegen kann, nur für einen maximalen Betriebs-Überdruck von 0,5 bar ausgelegt ist. Eine Erhöhung dieses Drucks würde zu einem erheblichen Kostenaufwand führen, weil alsdann der Transportbehälter als ausge­ sprochener Druckbehälter ausgeführt werden müßte. Dadurch würde der Transportbehälter teuer in der Herstellung und hätte zudem aus Sicherheits­ gründen ein großes Gewicht, wobei zu beachten ist, daß in diesem Falle auch eine besonders druckfeste Flanschverbindung zwischen deren Deckel und dem Mantel des Transportbehälters vorgesehen werden müßte.

Durch die DE 28 42 623 C2 ist es bekannt, einen Transportbehälter durch trichterförmige Einbauten in einen Sammeltank für Schlammwasser und in einem Tank für gereinigtes Wasser zu unterteilen, die beide mittels eines Kompressors zu Entleerungszwecken und zum Umpumpen unter Druck ge­ setzt werden können. Beide Tanks sollen etwa das gleiche große Fassungs­ vermögen haben. Dadurch und durch die Trichterform der Trennwände, die nur einen Teil der Trennwände darstellen, ist die Druckbeaufschlagung der gesamten Anordnung eng begrenzt. Für das Ansaugen von Schlammwasser und das Ablassen von gereinigtem Wasser steht über Umschaltventile nur ein einziger Schlauch zur Verfügung, was ein weiteres Indiz dafür ist, daß an eine Hochdruckreinigung nicht gedacht ist.

Bezüglich der Verfahrensführung sind zwei Varianten beschreiben, bei denen keine Druckreinigung der Grube, sondern nur deren Auffüllen statt­ findet. Bei beiden Verfahrensvarianten ist ein periodischer Druckwechsel zwischen Vakuum einerseits und einem (geringen) Überdruck andererseits erforderlich, und zwar sowohl im Schlamm-Sammeltank als auch im Wasser­ tank, so daß sich das Reinigungsverfahren in die Länge zieht.

Durch die DE 27 36 587 A1 ist es bekannt, aus einem faßförmigen Abfuhr­ behälter mit einer Schmutzwasser-Saugleitung durch Überdruck gefiltertes Brauchwasser in einen kastenförmigen Brauchwassertank umzupumpen, der aufgrund seiner Form und eines ständig offenen Be- und Entlüftungsventils nicht unter Druck gesetzt werden kann. Die Menge des umgepumpten Brauchwassers hängt von der Restfüllung des Brauchwassertanks und von demjenigen Mengenanteil im Abfuhrbehälter ab, der sich zwischen der An­ schlußstelle der Umpumpleitung und dem Wasserspiegel im Abfuhrbehälter befindet. Das Füllvolumen des drucklosen Brauchwassertanks entspricht da­ her größenordnungsmäßig dem Füllvolumen des Abfuhrbehälters. Zwecks Hochdruckreinigung mit Brauchwasser wird dieses drucklos einer Hoch­ druckpumpe zugeführt und von dort über einen Druckschlauch zu einer Kanaldüse. Der Spülvorgang erfolgt in diesem Fall nicht über die Saug­ leitung. Für das Ansaugen einerseits und das Umpumpen andererseits ist ein ständiger zeitraubender Druckwechsel zwischen Vakuum und (geringem) Überdruck im Abfuhrbehälter erforderlich. Diese Schrift ist mithin gattungs­ fremd.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem kürzere Reinigungszeiten und ein erhöhter Reinigungseffekt erzielt werden können, ohne daß hierfür ein besonders großer technischer Aufwand zu treiben ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Da für die Teilwassermenge nur ein Druckwasserbehälter mit einem sehr viel kleineren Volumen benötigt wird, kann dieser bei gleicher Wandstärke mit einem wesentlich höheren Druck beaufschlagt werden, und es ist vor allem nicht erforderlich, in dem Transportbehälter einen dauernden Wechsel zwischen Vakuum und Überdruck zu erzeugen.

Die Reinigungswirkung mit einer relativ geringen Wassermenge ist dann be­ sonders groß, wenn man im Druckwasserbehälter einen Überdruck zwischen 1 und 20 bar, vorzugsweise zwischen 2 und 10 bar erzeugt, was in be­ sonders einfacher Weise dadurch geschehen kann, daß man den Wasser­ spiegel im Druckwasserbehälter mittels Druckluft unter einen derartigen Druck setzt und damit den Spülvorgang über die Saugleitung durchführt.

In besonders einfacher Weise kann man zur Erzeugung des Überdrucks im Druckwasserbehälter die Druckluftanlage des Transportfahrzeugs ver­ wenden.

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich der Reinigungsvorgang für einen Sammelbehälter, der beispielsweise aus einem Sumpf eines Schmutzwasserkanals bestehen kann, um etwa 3 bis 4 Minuten verkürzen, wodurch das Bedienungspersonal anstelle der üblichen 50 Reinigungsvorgänge pro Schicht nunmehr etwa 80 Reinigungsvorgänge pro Schicht ausführen kann. Dadurch lassen sich die verhältnismäßig teuren Reinigungsfahrzeuge deutlich wirtschaftlicher einsetzen.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.

Zur Lösung der gleichen Aufgabe ist eine solche Vorrichtung erfindungsge­ mäß gekennzeichnet durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentan­ spruchs 3.

Mit einer solchen Vorrichtung kann im Transportbehälter ständig der übliche Betriebsdruck aufrechterhalten werden, der naturgemäß den betriebsbe­ dingten Schwankungen unterliegt. Es genügt, den Strömungskanal zwischen Transportbehälter und Druckwasserbehälter zu öffnen, die Saugleitung und die Steigleitung im übrigen aber gegenüber der Atmosphäre abzusperren, so daß sich im Druckwasserbehälter der gleiche Druck einstellt wie im Trans­ portbehälter. In diesem Falle tritt das Spülwasser aus dem Transportbehälter allein durch die Schwerkraft in den Druckwasserbehälter ein, bis dieser bis zu einem vorgegebenen Pegel gefüllt ist. In diesem Augenblick wird der Strömungskanal zwischen Transportbehälter und Druckwasserbehälter ab­ gesperrt, und auch das Absperrventil zwischen Saugleitung und Transport­ behälter bleibt geschlossen. Sobald jetzt das Absperrventil zwischen dem Druckwasserbehälter und der Steigleitung geöffnet und damit der Weg in die Saugleitung freigegeben wird, genügt es, über dem Wasserspiegel im Druckbehälter einen entsprechenden Überdruck zu erzeugen, um den Spül­ vorgang in Gang zu setzen. Hierbei können Drücke in den angegebenen Be­ reichen oder sogar darüber angewendet werden, ohne daß eine ent­ sprechende Drucksteigerung in den Transportbehälter übertragen würde. Der Spülvorgang kann mit einem entsprechend hohen Druck und infolge­ dessen mit einer hohen Reinigungswirkung betrieben werden.

Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn der Druckwasserbehälter ein Volumen von weniger als 10% des Volumens des Transportbehälters auf­ weist.

Es ist mit besonderem Vorteil völlig ausreichend, wenn der Druckwasserbe­ hälter ein Volumen von maximal 150 Litern, vorzugsweise ein Volumen von maximal 120 Litern besitzt.

Praktische Versuche mit einem Transportbehälter, der ein Innenvolumen von 6500 Litern aufweist, und mit einem Druckwasserbehälter, der ein Innen­ volumen von etwa 100 Litern aufweist, haben zu verblüffenden Erfolgen ge­ führt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den übrigen Patentansprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend an­ hand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine vollständige Vorrichtung anhand eines vertikalen Axial­ schnittes und

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

In Fig. 1 ist ein Transportbehälter 1 dargestellt, der durch eine bewegliche Siebwand 2 in einen Schlammbereich 3 und einen Wasserbereich 4 unter­ teilt ist. Der Transportbehälter ist üblicherweise auf dem Fahrgestell eines Lastkraftwagens befestigt, und zwar derart, daß ein Deckel 5 am hinteren Fahrzeugende liegt. Der Deckel 5 ist über paarweise angeordnete Ausleger 6 und Zugstangen 7 mit der Siebwand 2 verbunden, und zwar derart, daß die Siebwand 2 beim Aufwärtsschwenken des Deckels 5 um eine Schwenk­ achse 8 in Richtung auf eine abgedichtete Trennfuge 9 bewegt wird, die zwischen dem Deckel 5 und einem zylindrischen Mantel 10 des Transport­ behälters 1 gebildet wird. Durch die Schwenkbewegung des Deckels 5 wirkt die Siebwand 2 gleichzeitig als Ausschubkolben.

An der höchsten Stelle des Transportbehälters 1 befindet sich eine Dreh­ lagerung 11 für eine Saugleitung 12, die beispielhaft einen lichten Durch­ messer von 100 mm besitzt und mittels eines nicht näher beschriebenen und an sich bekannten Antriebes in einen ortsfesten, Schlamm enthaltendem Sammelbehälter 13 abgesenkt werden kann, der Teil eines gleichfalls nicht dargestellten Kanalisationssystems ist. Der Schlamm enthaltende Sammel­ behälter 13 steht über einen Überlauf 14 mit dem Kanalisationssystem in Verbindung.

In dem Transportbehälter 1 kann über eine Vakuumanlage 15 ein Betriebs­ vakuum von 100 mbar, also ein Vakuum von 90% erzeugt werden. Zur Vakuumanlage 15 gehört eine Evakuierungsleitung 16, die an den Mantel 10 angeflanscht ist, ein Tropfenabscheider 17 und eine Vakuumpumpe 18, die im vorliegenden Falle als Wasserring-Pumpe ausgeführt ist. Die Druckseite der Vakuumpumpe 18 mündet über eine Leitung 19 in eine Betriebswasser­ kammer 20, die reines Wasser für die Vakuumpumpe 18 enthält. Aus der Betriebswasserkammer 20 entweicht die geförderte Luft über eine weitere Leitung 21 und eine Auslaßleitung 22. Die Vakuumanlage 15 wird durch ein Vierwegeventil 23 mit einem Antrieb 23a gesteuert, und zwar läßt sich durch Drehrichtungsumkehr der Vakuumpumpe 18 eine Umkehr der Strömungs­ richtung erzeugen; in diesem Falle dient die Auslaßleitung 22 als Ansaug­ leitung für die Vakuumpumpe 18. Dadurch läßt sich der Transportbehälter 1 fluten, und er ließe sich auch in herkömmlicher Weise unter Überdruck setzen, was im vorliegenden Falle allerdings nicht mehr erforderlich ist. In einem Abschnitt 16a der Evakuierungsleitung 16 befinden sich ein Druck­ sensor 24 und zwei Überdruckventile 25 und 26, die auf unterschiedliche Ansprechdrücke eingestellt sind, um einen unzulässigen Überdruck im Transportbehälter 1 auszuschließen. Der Tropfenabscheider 17 ist mit einem Ablaßventil 27 versehen, das geöffnet wird, wenn ein Füllstandswächter 28 anspricht. Der von der Vakuumpumpe 18 erzeugte Unterdruck dient zum Ansaugen der wässrigen Schlämme über die Saugleitung 12.

Auf der Frontseite des Transportbehälters 1 ist noch eine zusätzliche Wasserkammer 29 angeordnet, die Reinwasser enthält, das über eine Hochdruckpumpe 30 und eine Hochdruckleitung 31 einer Schlauchhaspel 32 zugeführt wird, von der ein Hochdruckschlauch 33 abwickelbar ist, an dessen Ende sich eine Spritzpistole 34 befindet. Diese Spritzpistole dient zur Reinigung von Rohrleitungen mit Drücken im Bereich von 100 bar und darüber.

Weitere Einzelheiten werden anhand von Fig. 2 erläutert:

Die Saugleitung 12 besitzt Jenseits der Drehlagerung 11 eine Mündung 35, die durch ein Absperrventil 36 mit einem Ventilantrieb 36a verschließbar ist. Zwischen dem Absperrventil 36 und der Drehlagerung 11 mündet in die Saugleitung 12 das obere Ende einer Steigleitung 37, deren unteres Ende über ein Absperrventil 38 mit einem Ventilantrieb 38a mit einem Druck­ wasserbehälter 39 verbunden ist, der eine Druckfestigkeit von mehr als 20 bar aufweist. An der Eintrittsstelle der Steigleitung 37 in den Druckwasser­ behälter 39 befindet sich ein Schwimmerventil 40, auf dessen Funktion nachstehend noch näher eingegangen wird.

Beim Stande der Technik, der den Druckwasserbehälter 39 nicht aufweist, endete die Steigleitung 37 etwa an der Stelle 37a, so daß Spülwasser aus dem Wasserbereich 4 durch einen Überdruck im Transportbehälter 1 in die Saugleitung 12 gedrückt werden konnte. Dieser Zustand ist beim Er­ findungsgegenstand nicht mehr gegeben.

Der Druckwasserbehälter 39 ist über einen Strömungskanal 41 an der tiefsten Stelle des Wasserbereichs 4 mit dem Transportbehälter 1 ver­ bunden, wobei dieser Strömungskanal 41 durch ein Absperrventil 42 mit einem Ventilantrieb 42a absperrbar ist.

Der Druckwasserbehälter 39 steht über ein Dreiwegeventil 43, ein Steuer­ ventil 44 und ein Rückschlagventil 45 mit einem Druckluftbehälter 46 in Ver­ bindung, der zur Druckluftanlage des Transportfahrzeugs gehört und mit einem nicht gezeigten Kompressor über ein weiteres Rückschlagventil 47 in Verbindung steht. Ein Druckbegrenzer 48 dient zum Schutz des Druck­ wasserbehälters 39.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Anlage hat folgende Betriebsweise:

Zunächst wird der Transportbehälter bei geschlossenen Absperrventilen 36, 38 und 42 über die Leitung 16 auf ein vorgegebenes Endvakuum von bei­ spielsweise 100 mbar evakuiert. Sobald das untere Ende der Saugleitung 12 in einen Schlamm eingetaucht ist, der sich im Sammelbehälter 13 befindet, wird zunächst das Absperrventil 36 geöffnet, so daß der wäßrige Schlamm über die Saugleitung 12 und deren Mündung 35 in den Schlammbereich 3 des Transportbehälters 1 eingesaugt wird, d. h. in denjenigen Bereich, der zwischen der Siebwand 2 und dem Deckel 5 liegt. Durch eine nach hinten gerichtete Krümmung der Mündung 35 wird vermieden, daß Schlamm in den Wasserbereich 4 gelangt. Da es sich nicht vermeiden läßt, daß Luft über die Saugleitung 12 mitgerissen wird, bleibt die Vakuumpumpe 18 in Betrieb, um das erforderliche Betriebsvakuum aufrechtzuerhalten, bis sämtlicher Schlamm aus dem Sammelbehälter 13 aufgenommen ist. Nach Beendigung der Schlammansaugung wird das Absperrventil 36 geschlossen. Durch die Wirkung der Siebwand 2 sammelt sich eine ausreichende Wassermenge im Wasserbereich 4. Das Steuerventil 44 zwischen dem Druckluftbehälter 46 und dem Druckwasserbehälter 39 bleibt bis auf weiteres geschlossen. Durch das Dreiwegeventil 43 wird dafür gesorgt, daß in dem Druckwasserbehälter 39 kein Überdruck ansteht. Nunmehr wird das Absperrventil 42 geöffnet, wodurch sich in kürzester Zeit ein Druckausgleich zwischen dem Transport­ behälter 1 und dem Druckwasserbehälter 39 einstellt, und zwar unabhängig davon, welcher Druck zu diesem Zeitpunkt im Transportbehälter 1 herrscht. Aufgrund der Druckgleichheit strömt Spülwasser aus dem Wasserbereich 4 allein aufgrund der Schwerkraft durch den Strömungskanal 41 in den Druck­ wasserbehälter 39. Nachdem in diesem ein ausreichender Füllstand erreicht ist, wird das Absperrventil 42 geschlossen, und über das Steuerventil 44 wird über dem Flüssigkeitsspiegel im Druckwasserbehälter 39 ein entsprechender Druck aufgebaut, der beispielsweise 8 bar betragen kann. Das Absperrventil 36 ist zu diesem Zeitpunkt nach wie vor geschlossen.

Sobald der Spülvorgang eingeleitet werden soll, wird das Absperrventil 38 geöffnet, so daß der Inhalt des Druckwasserbehälters 39 von beispielsweise 100 Litern über die Steigleitung 37 in die Saugleitung 12 gedrückt wird, die hierdurch ihre Saugfunktion verliert, und das Spülwasser wird über die untere Öffnung der Saugleitung 12 in den Sammelbehälter 13 gespritzt, um diesen zu reinigen. Überströmende Schlammreste und das überschüssige Wasser werden über den Überlauf 14 in die Kanalisation gespült; ggf. kann auch der Ansaugvorgang wiederholt werden.

Sobald das Spülwasser im Druckwasserbehälter 39 verbraucht ist, schließt sich das Schwimmerventil 40, um einen Verlust von Druckluft, die immer noch unter einem Druck von 8 bar steht, über die Steigleitung 37 und die Saugleitung 12 zu verhindern. Zweckmäßig wird jetzt auch wieder das Ab­ sperrventil 38 geschlossen.

Der vorstehend beschriebene Zyklus kann nunmehr im Zusammenwirken mit weiteren Sammelbehältern wiederholt werden. Es ist natürlich möglich, das Absperrventil 42 während des gesamten Evakuierungsvorgangs des Trans­ portbehälters 1 geöffnet zu halten, so daß von Anfang an Druckgleichheit besteht. Zu diesem Zeitpunkt bleibt selbstverständlich das Steuerventil 44 geschlossen, und nach einem Druckabbau im Druckwasserbehälter 39 bleibt auch das Dreiwegeventil 43 in seiner geschlossenen Stellung. Zur Einleitung eines neuen Saug-Spül-Zyklus werden bei gleichfalls geschlossenem Ab­ sperrventil 38 wieder die Absperrventile 36 und 42 geöffnet, so daß sich das Spiel wiederholen kann.

Es ist aus dem vorstehend geschilderten Betriebsablauf ersichtlich, daß in dem Transportbehälter 1 zu keinem Zeitpunkt ein Überdruck erzeugt werden muß, und daß es dennoch möglich ist, mittels einer unter relativ hohem Druck stehenden geringen Wassermenge im Druckwassertank 39 eine aus­ gezeichnete Spülwirkung zu erzeugen. Die Steuerung der einzelnen Ventile kann dabei vollkommen automatisiert werden, um den Saug-Spül-Zyklus in einem Minimum an Zeit abzuwickeln; die Umsteuerung kann druckabhängig erfolgen, so daß kleinste Totzeiten erreicht werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Spülen eines ortfesten Sammelbehälters (13), bei dem zunächst aus dem Sammelbehälter (13) mittels einer Saugleitung (12) wässrige Schlämme durch Unterdruck angesaugt und von einem Trans­ portbehälter (1) mit einem Wasserbereich (4) aufgenommen werden, aus dem allein unter Einfluß der Schwerkraft eine Teilwassermenge abge­ zweigt wird, die höchstens 10% des Volumens des Transportbehälters (1) beträgt und die als Spülwasser in einen Druckwasserbehälter (39) übergeführt wird, der gegenüber dem Transportbehälter (1) abgesperrt wird, worauf das Spülwasser unter einen Überdruck von mindestens 1 bar gesetzt und die Spülung des Sammelbehälters (13) mit dem Spül­ wasser aus dem Druckwasserbehälter (39) über die Saugleitung (12) durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülwas­ ser im Druckwasserbehälter (39) mittels Druckluft unter einen Überdruck zwischen 1 und 20 bar, vorzugsweise zwischen 2 und 10 bar, gesetzt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Transportbehälter (1), der in einen Schlammbereich (3) und in einen Wasserbereich (4) unterteilt ist, der eine im oberen Bereich des Trans­ portbehälters (1) an diesen angeschlossene Saugleitung (12) und ein Volumen von mindestens 1000 Litern und der eine Steigleitung (37) besitzt, die mit der Saugleitung (12) verbunden ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wasserbereich (4) des Transportbehälters (1) über einen absperrbaren Strömungskanal (41) mit einem Druckwasserbehälter (39) mit einem Volumen von höchstens 10% des Volumens des Trans­ portbehälters (1) verbunden ist, und daß der Druckwasserbehälter (39) einerseits über ein Steuerventil (44) mit einer Druckluftanlage des Trans­ portfahrzeugs verbunden und andererseits über die Steigleitung (37) und ein weiteres Absperrventil (38) an die Saugleitung (12) angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ wasserbehälter (39) Volumen von maximal 150 Litern, vorzugsweise ein Volumen von maximal 120 Litern, besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ wasserbehälter (39) mit seiner höchsten Stelle unterhalb der tiefsten Stelle des Transportbehälters (1) angeordnet und über den als Falleitung ausgebildeten Strömungskanal (41) mit dem Transportbehälter (1) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steig­ leitung (37) an die tiefste Stelle des Druckwasserbehälters (39) ange­ schlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steig­ leitung (37) durch ein Schwimmerventil (40) vom Druckwasserbehälter (39) absperrbar ist.