DE10300004A1

DE10300004A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Begrenzung eines Flüssigkeitsdruckes innerhalb eines Luft-und Stauraumspaltes zwischen tragendem Untergrund und einer Kunststoffauskleidung

Info

Publication number: DE10300004A1
Application number: DE2003100004
Authority: DE
Inventors: Ernst Rohringer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-02
Filing date: 2003-01-02
Publication date: 2004-07-22

Abstract

In den Luftspalt zwischen einem Bauwerk und einer darauf geschraubten Kunststoffauskleidung kann unerwünscht Wasser eindringen udn sich aufstauen mit der Folge eines kritischen, auf die Auskleidungsrückseite wirkenden Wasserdruckes. Mit Vorrichtung und Verfahren der neuen Konstruktion wird ein hydrostatischer Differenzdruck zwischen dem Spalt hinter der Auskleidung einerseits und ausgekleidetem Raum andererseits auf ein zulässiges Maß begrenzt durch eine Druckentspannung in das Innere des ausgekleideten Raumes. DOLLAR A Die Vorrichtung besteht aus einem zwischen Luftspalt und Auskleidung eingebauten Ventil mit einem damit verbundenen Auskleidungssegment, durch dessen differenzdruckbedingte Bewegung das Ventil gesteuert wird. DOLLAR A Vorrichtung und Verfahren zur Begrenzung eines hydrostatischen Differenzdruckes eignet sich für alle mechanisch am Untergrund befestigten großflächigen und dichten Kunststoffplattenauskleidungen, die gegen einen rückwärtigen Wasserdruck gesichert werden müssen, beispielsweise für unter Flur liegende Gruben, Kanäle und ähnliche Bauwerke.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, nachfolgend auch System genannt, zur Begrenzung eines Flüssigkeitsdruckes, der durch ungewolltes Eindringen von Flüssigkeit in den Spalt zwischen einer auf einen Untergrund geschraubten, oder in anderer Weise befestigten, dichten Kunststoffplattenauskleidung und dem Untergrund selbst, entstehen kann.

Es ist bekannt, großflächige Kunststoffplatten in einem besonderen, kunststoffgerechten Schraubverfahren oder in sonstiger Weise auf dem Untergrund, dem statischen Träger, mit einem dazwischen liegenden Haar- oder definierten Luft- und Stauraumspalt, zu befestigen und zu einer wasserdichten Kunststoffauskleidung zu verschweissen. Dies wurde in EP 0 804 661 B1 dargestellt. Solche Auskleidungen sind von der Auskleidungsseite her druckfest, von der Auskleidungsrückseite jedoch durch die aus Kostengründen relativ weit auseinanderstehenden Befestigungspunkte von annähernd 500 bis 1500 mm Distanz und der Flexibilität der Kunststoffplatten druckempfindlich. Bildet sich durch in den Spalt eingedrungenes Wasser ein höherer hydrostatischer Druck als einem Gegendruck im ausgekleideten Raum entspricht, kommen schon bei sehr kleinen hydrostatischen Druckdifferenzen von wenigen hundert Millimeter große Kräfte auf die Auskleidungsrückseite zur Wirkung, die zum Abspreizen und auf Dauer schließlich zum Abreissen der Kunststoffplatten vom statischer Träger führen können.

Auskleidungen dieser Art eignen sich andererseits besonders für unter Flur liegende, alte Konstruktionen, z.B. Gruben oder begehbare Abwasserkanäle aus Beton oder Ziegel, bei denen die Gefahr eines Wassereintritts von aussen und damit eines Wasserstaues und Druckaufbaues hinter der Auskleidung besonders groß ist. Auf Kanäle wird in nachfolgender Beschreibung als Beispiel eingegangen.

Zur Vermeidung eines Differenzdruckes ist bekannt, Drainagelöcher zur Entwässerung des Spaltes an der tiefsten Stelle des Bauwerkes in den Statischer Träger zu bohren, so dass von oben eindringendes Wasser unten wieder abfließen kann. Diese können jedoch verstopfen oder das darunter liegende Erdreich kann verschlammen oder der Grundwasserspiegel kann vorübergehend unerwartet ansteigen, so dass Grundwasser von aussen durch die Drainagelöcher in den Spalt drückt. Es ist auch für den Fall vorzusorgen, dass ein zeitweise anfallendes Sickerwasservolumen die Drainagemöglichkeiten der Bohrlöcher übersteigt, z.B. bei ausserordentlich heftigen Regenfällen oder Auftreten von Betonrissen. Kanäle können auch unter Grundwasserniveau liegen, so dass Drainagelöcher nicht vorgesehen werden dürfen. Ein rückseitiger Überdruck kann des weiteren entstehen, wenn Flüssigkeit aus dem Kanalinneren durch ein kleines Auskleidungsleck langsam in den Spalt hinter die Auskleidung gelangt, sich dort aufstaut und bei fallendem Kanalwasserniveau nicht mehr schnell genug zurück in den Kanal fließen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Vermeidung eines zu hohen rückseitigen Wasserdruckes zur Verfügung zu stellen, das auch unter schwierigen Betriebsbedingungen, beispielsweise eines Kanals mit Schlammanfall und korrosiver Atmosphäre, zuverlässig und wartungsfrei und ohne zusätzliche Mess- und Steuerungselemente wartungsfrei arbeitet.

Dem Erfindungsgedanken nach wird eingedrungenes Stauwasser durch eine besondere Entspannungsvorrichtung, bestehend aus einem Ventil und des zugehörigen Auskleidungssegmentes, aus dem Luft- und Stauraumspalt in das Kanalinnere entspannt. Das geschieht bei Auftreten eines vorbestimmten hydrostatischen Differenzdruckes zwischen Spalt- und Kanalfüllung. Das System wird gesteuert durch die differenzdruckbedingte und damit der Gefahrenlage der Auskleidung entsprechende Abspreizung der Auskleidung vom statischen Träger.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung liegt darin, dass ein Schließteiles der Entspannungsvorrichtung mit dem statischen Träger und der andere Schließteil mit der Auskleidung verbunden ist. Dadurch erfolgt die Steuerung zwangsweise direkt durch die der Gefahrenlage entsprechende differenzdruckbedingte Abspreizung der Auskleidung vom Untergrund.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen:
1 Schnitt durch die Entspannungsvorrichtung
2 die Situation der Entspannungsvorrichtung innerhalb der Auskleidung in der Draufsicht.
3 Querschnitt durch einen beispielhaft dargestellten begehbaren Kanal mit Entspannungsvorrichtung und Niveauunterschied zwischen Luft- und Stauraumspalt einerseits und Kanalinnenraum andererseits.
4 Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der Entspannungsvomchtung Gemäß 1 besteht die Vorrichtung aus einem Ventil (3,4,5) das in ein dem Ventil zugeordnetem Auskleidungssegment (18) der Auskleidung (1) eingesetzt wird und einen Druckausgleich zwischen Differenzdruck (10) im Luft- und Stauraumspalt (2) und Kanalinnendruck (11) bewirkt. Ventilteller (5) wird über Schraube (8), die in einem Dübel (15) verstellbar eingeschraubt ist, im statischen Träger (14) in entsprechender Lage so fixiert, dass er über Ventilsitz (9) auf Ventilring (4), der mit der Auskleidung (1) im Auskleidungssegment (18) als Teil der Vorrichtung verbunden ist, drückt, und die Auskleidung so vom Untergrund elastisch abspreizt, dass ein ausreichender Ventilschließdruck erreicht wird. Anstelle oder in Ergänzung dazu kann der Ventilschließdruck durch andere bekannte Verfahren, beispielsweise durch Federn (19) bewirkt bzw. verstärkt werden. Im normalen Betriebszustand soll Luft- und Stauraumspalt (2) drucklos sein, so dass das auf Auskleidungssegment (18) lastende Gewicht der Kanalfüllung den Ventilschließdruck erheblich verstärkt.
Entsteht im Luft- und Stauraumspalt (2) ein hydrostatischer Differenzdruck (10), wird durch dessen Wirkung die gesamte vom Druck betroffene Auskleidung vom statischen Träger zunehmend abgespreizt. Dies betrifft ebenso die Auskleidung innerhalb des Auskleidungssegmentes (18), wodurch Schraubring (3) mit Ventilsitz (4) angehoben wird bei gleichzeitiger zulässiger Materialdehnung der Auskleidung zwischen den Ankern (17). Ventilsitz (9) wird geöffnet und Flüssigkeit kann aus Luft- und Stauraumspalt (2) abfließen.
Der freie Öffnungsquerschnitt der Entspannungsvomchtung, also die Relativposition von Ventilring (4) zu Ventilsitz (5) hängt in selbstregulierender Weise von der Druckdifferenz (10) unter Berücksichtigung der vorgegebenen Ventilschlussvorspannung einschließlich eines evt. Hilfsdruckes (19) und damit von der Höhe ab, um die Ventilring (4) angehoben wird. Sollte sich Schlamm oberhalb des Ventilsitzes (9) befinden, wird dieser fortgespült. Tendiert die hydrostatische Druckdifferenz (10) gegen Null, schließt das Ventil unter Berücksichtigung der Vorspannung, so dass kein Kanalwasser in den Luft- und Stauraumspalt gelangen kann.
Um sicherzustellen, dass ein passgenauer Ventilsitz (9) auch bei eventuell möglichen unterschiedlichen Dehnungen der Auskleidung zwischen den Ankern (17) passgenau schliesst, ist zwischen Ventilring (4) und Ventilteller (5) eine selbstjustierende Möglichkeit vorgesehen. Diese wurde in der Gleitmöglichkeit (6) des Bolzenkopfes (7) beispielhaft dargestellt. An dieser Stelle kann auch ein anderes selbstjustierendes Element wie beispielsweise ein Kugelkopf zusätzlich oder ersatzweise verwendet werden.
Zur Kontrolle der Entspannungsvorrichtung können elektrische und in Kunststoff eingeschweisste Distanzmesser (16) eingebaut werden. Diese überwachen automatisch die Distanz zwischen statischem Träger (14) und Ventilring (4) und sind über eine gemeinsame Leitung mit einem Anzeigegerät verbunden. Eine Vergrößerung der gemessenen Distanz zeigt die Öffnung des Ventils an. Aus Dauer und Frequenz der Anzeige kann in Verbindung mit fehlenden oder gegebenen äusseren Ereignissen, wie starken Regenfällen und damit erhöhtem Anfall von Sickerwasser, auf den Zustand des Kanals geschlossen werden. Kommt es zu einer Daueranzeige über ein offenes Ventil, ist ein Schaden aufgetreten, der eine Begehung und Reparatur erforderlich macht. Durch eine entsprechende elektrische Schaltung kann die genaue Position von offenen Ventilen bestimmt werden.
2 zeigt die Stellung des Ventils (3,4,5) innerhalb des dem Ventil zugeordneten Auskleidungssegmentes (18) zwischen den Ankern (17). Zur Versteifung des Auskleidungssegmentes (18) kann dieses durch untergeschweisste Rippen (13) verstärkt werden, die beispielhaften in 1 im Luft- und Stauraumspalt (2) zwischen den Tragnoppen (12) untergebracht sind. Auskleidungssegment (18) kann auch in thermoplastischer oder elastischer Verformung, z.B. in konkaver oder konvexer Formgebung, Siekenbildung etc. den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden. Anstelle oder in Ergänzung des durch die Materialelastizität der Auskleidung bewirktem Ventilschließdruck können andere bekannte Verfahren, beispielsweise Federkraft (19) treten. Im normalen Betriebszustand soll Luft- und Stauraumspalt (2) drucklos sein, so dass das auf Auskleidungssegment (18) lastende Gewicht der Kanalfüllung den Ventilschließdruck erheblich verstärkt.
3 zeigt die Position des Ventils (3,4,5) innerhalb des Kanals und einen hydrostatischen Differenzdruck (10) zwischen Kanalinnenraum und Luft- und Stauraumspalt (2). Bereits ein geringer Differenzdruck (10) wird durch dessen Wirkung auf die große Fläche des Auskleidungssegmentes (18) so verstärkt, dass eine sichere und berechenbar große Ventilöffnungskraft entsteht.
Bezogen auf Kanäle, ist eine Abschottung des Luft- und Stauraumspaltes in gewissen Längenabständen empfehlenswert. Den einzelnen Entspannungsvorrichtungen sind jeweils eine Vielzahl von anderen kommunizierend verbundenen Auskleidungssegmenten zugeordnet. Ein Wassereinbruch von aussen oder eine Undichtigkeit von innen sammelt sich innerhalb einer Abschottungen und wird durch das selbsttätige Öffnen des Ventils entspannt. Es wird verhindert, dass Sickerwasser durch den Luft- und Stauraumspalt über lange Distanzen dem Gefälle folgend bis zum tiefsten Punkt es Kanalstranges fließt, bevor es sich aufstaut und die dortigen Ventile zeitverzögert öffnet.
4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei welchem unter Beibehaltung des grundlegenden Erfindungsgedankens Ventilring (4) über Tragring (3) einerseits mit Auskleidung (1) und andererseits mit dem statischen Träger (14) fest verbunden ist. Ventilteller (5) wird beweglich im statischen Träger (14) geführt, und über ein Hebelsystem (20), das von der Abspreizbewegung der Auskleidung (1) gesteuert wird, geöffnet.

Claims

Vorrichtung und Verfahren zur Begrenzung eines in einem durch statischen Träger (14) und Auskleidung (1) begrenzten Luft- und Stauraumspalt (2) vorhandenen hydrostatischen Differenzdruckes (10), mit: (a) einem in die Auskleidung eingesetztem Überdruckventil (3,4,5) wobei: b) ein Schließteile des Ventils, nämlich entweder Ventilteller (5) oder Ventilring (4) mit dem statischen Träger (14) und der andere Schließteil mit der angrenzenden Auskleidung (1), die innerhalb des Auskleidungssegmentes (181 Teil der Vorrichtung ist, verbunden wird, und die Ventilöffnungsbewegung durch eine von Differenzdruck (10) abhängige Abspreizbewegung der Auskleidung (1), in direkter mechanischer Verbindung mit dem Schließteile, in eine Ventilöffnungsbewegung umgesetzt wird.
Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Positionierung von Ventilteller (5) oder Ventilring (4) ein dauerhafter Schließdruck auf Ventilsitz (9) ausgeübt wird in der Weise, dass ein dem Ventil (3,4,5) zugeordnetes Auskleidungssegmentes (18) durch die Stellung von Ventilteller (5) oder Ventilring (4) von seiner Normallage im Verhältnis zum statischen Träger (14) abgespreizt wird und durch elastizitätsbedingte Rückstellkraft über Ventilring (4) oder Ventilteller (5) einen dauerhaften Schließdruck ausübt.
Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilschließkraft zur Gänze oder teilweise bewirkt wird durch andere bekannte Elemente, wie beispielsweise Federn (19).
Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung des Ventiltellers (5) in seiner Halterung (6 und 7) so erfolgt, dass er sich bei Schließen des Ventils selbstjustierend in Ventilring (4) einpasst.
Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass begrenzte Auskleidungsbereiche durch Abdichtung des Luft- und Stauraumspaltes (2) voneinander abgeschottet und einzelnen Überdruckventilen zugeordnet werden.
Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auf- Zu- Stellung des Überdruckventils (3,4,5) durch Messung der Stellung des Ventilringes (4) mittels eines Distanzmessers (16) festgestellt wird um Ventilöffnungen und damit Unregelmäßigkeiten während des Betriebes anzuzeigen.