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Verfahren und Vorrichtung zur reinigung von Kanälen und Gerinnen
von Ablagerungen.
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In kanälen und Gerinnen, insbesondere in solchen, die zur Ableitung
von Abwässern dienen, wie z.B. in Kanalisationsanlagen voll städten und in Gerinnen
auf Kläranlagen entstehen aus Band, Schlamm und Spinnstoffen bestehende Ablagerungen,
die den Betrieb der Kanäle gefährden. es ist daher notwendig diese in Zeitabständen
zu reineigen. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung dieser Kanäle und
Gerinne ist gegenstand der erfindung.
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Heute erfolgt die Reinigung dieser Kanals weitgehend in Handarbeit
oder dadurch, da13 in den zu reinigenden Kanal ein dem Querschnitt dieses Kanals
angepaßtes Schild, auf einem Fahrgestell montiert, eingebaut wird, das nur im unteren
Teil des Kanals einen kleinen Kanalquerschnitt freiläßt, oder in das Rohre eingebaut
sind. lurch diesen Querschnitt bzw. die Rohre strömt das hinter dem Schild aufgestaute
wasser mit großer Geschwindigkeit vor das schild und spült die hier liegenden Ablagerungen
vor sich her, während gleichzeitig durch den Druck des hinter dem schild aufgestauten
Wassers das child sehr langsam vorwärts bewegt wird.
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dadurch, daß hinter dem schild das Wasser zur Erzeugung des erforderlichen
Spüldruckes auf sehr geringe Strömungsgeschwindigkeit aufgestaut wird, entstehen
im Staubereich während des Reinigungsvorganges, der im Allgemeinen mehrere wochen
dauert, erneut erhebliche Ablagerungen, wodurch der saeinigungsvorgang weitgehend
zunichte gemacht wird.
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Demgegenüber werden erfindungsgemäß über die auf der Kanal bzw.
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Gerinnesohle liegenden ablagerungen, auf einem r'ahrgestell montierte
Wirbelräder geführt, die mit hoher Drehzahl, vorwiegend oynchrondrehzahls um ihre
im allgemeinen senkrecht angeordnete Symmetrieachse rotieren. Dadurch wird der über
denAblagerungen fließenden Kanalgrundströmung örtlich eine starke Rotationsströmung
überlagert, die Ablagerungen durch die Saugwirkung und
Zentrifugalkräfte
des Wirbelrades aufgewirbelt und mit Unterstützung der Rotationsströmung in der
umgebenden Flüssigkeit so fein verteilt, daß sie von der besagten im Kanal vorhandenen
Grundströmung mitgespült werden können0 Die Wirbelräder können in Richtung oder
entgegen der Richtung der Kanalströmung über die Ablagerungen geführt werden0 Bei
kleinen Kanalquerschnitten ist ein Wirbelrad ausreichend, bei großen Kanalquerschnitten
können zwei oder mehrere Wirbelräder nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet
sein.
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Aucb kann es zweckmäßig sein, die Symmetrie- bzw Rotationsachse der
Wirbelräder in Strömungsrichtung oder entgegen der Strömungsrichtung geneigt anzuordnen.
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Als Wirbelräder werden offene oder durch eine ebene Scheibe abdeckte
Schaufelsterne, bestehend aus vorwiegend 2 bis 6 Schaufeln, die nach rückwärts gekrümmt
sind verwendete Bei mit nur wenige Spinnstoffe enthaltenden Wässern können auch
Schaufelsterne mit radialen oder nach vorwärts gekrümmten Schaufeln verwendet werden.
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Bei verhärteten Ablagerungen können mit Vorteil durch einen Regelmantel
abgedeckte Schaufelsterne eingesetzt werden0 Dabei werden die Ablagerungen außer
durch die Saugwirkung des Wirbelrades zusätzlich durch einen im Wirbelrad erzeugten
scharfen, t<egelmant elförmigen Wasserstrahl aufgebrochen0 aller Antrieb der
Wirbelräder kann durch bekannte Antriebsmaschinen wie Elektromotoren oder Preßluftmotoren,
einzeln oder in Gruppen von einem zentralen Motor über Zahnrad- oder Riementriebe
erfolgen Bei elektrischen Antrieben werden mit besonderem Vorteil ex-geschützte
Unterwassermotoren mit vertikaler Welle, wie sie bei Tauchpumpen verwendet werden,
für den Einzelantrieb eingesetzte Bei elektrischen Antrieben kann die Stromversorgung
über Kabel von einer außerhalb des Kanals befindlichen utromquelle oder direkt durch
einen auf dem Fahrgestell der Reinigungsvorrichtung montierten, z.B. mittels Dieselmotor
getriebenen Generator erfolgen. Bei Energieversorgung durch Preßluft kann diese
in Flaschen mitgeführt oder durch einen auf dem Fahrgestell der
Keinigungsvorrichtung
montierten, mittels bieselmotor angetriebenen Kompressors erzeugt werden. Die Verwendung
von I'reßluft hietet gegenüber dem elektrischen Antrieb den vorteil des erhöhten
Explosionsschutzes.
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Der auf Rädern montierte Rahmen der Vorrichtung, auf dem die Wirbelräder
mit den Antrieben und gegebenenfalls die Einrichtungen zur Energieerzeugung (Dieselmotor
mit Generator oder Kompressor) befestigt sind, werden erfindungsgemäß aus Rohren
oder Profilstählen so konstruiert, daß der Kanal bzw. Gerinnequerschnitt nur in
geringem Maße eingeengt wird, damit Anstauungen der Kanalflüssigkeit geringt gehalten
und Ablagerungen während des Reinigungsvorganges vermieden werden4 Um die Reinigungsvorrichtung
verschieden hohen Ablagerungen anpassen zu können, soll der Rahmen so ausgebildet
sein, daß der Abstand der eiirbelrader von der Kanalsohle verändert werden kann.
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:ie Zeichnungen veranschaulichen beispielsweise Ausführungsmöglichkeiten
des Erfindungsgegenstandes: Abb.1 zeigt ein Wirbelrad gebildet aus einem Schaufelstern
1, bestehend aus drei rückwärts gekrümmten Schaufeln, durch eine ebene scheibe 2
abgedeckt.
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Abb.2 zeigt ein wirbelrad mit dem Schaufelstern 3, der durch einen
kegelmantel 4 abgedeckt ist.
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Abb.3 zeigt die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung in einfachster
Ausführung, wie sie für rechteckige, ovale oder kreisförmige wanalquerschnitte angewendet
werden kann. Mit5ist das wirbelrad bezeichnet, das durch den Unterwassermotor 6
angetrieben wird. Der Antriebsmotor mit dem fliegend angeordneten Wirbelrad ist
mittels einer Grundplatte 7 auf dem, beispielsweise aus U-Profilstahl hergestellten
Rahmen 8 verschraubt0 der Rahmen"t 9 im Beispiel mit 4 vertikalen Streben lösbar
verbunden, an deren untersten Ende Je ein Laufrad 10 befestigt ist. Die vertikalen
Streben besitzen eine i<eihe von Bohrungen 11, mit deren hilfe der Rahmen 8 in
verschiedenen Höhen über der Sanalsollle befestigt werden kann. Damit kann das sirbelrad
5 verschieden hohen Ablagedrungen im Kanal angepasst werden0 Am oberen Ende der
Streben 9 sind seitlich Führungsräder 12 angebracht, die insbesondere beim befahren
von Kanalkrtimmungen ein Kippen der Vorrichtung verhin-
Ovale Kanaiprofile haben an der Sohle meist sehr kleine Krüm-Mungsradien.
In diesen Fällen werden am vorderen und rückwärtigen Ende des Rahmens jeweils nur
ein Laufrad in der Mitte der Schmalseite des rahmens angeordnet0 Die Stabilität
der Reinigungsvorrichtung wird dann durch die Stützräder gewährleistet.
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Damit die Stützräder Unebenheiten der kanalwände ausweichen können,
sind diese in ihren Lagern verschiebbar eingebaut und werden durch Schraubenfedern
an die Kanalwände gepreßte Die Höhenlage der Stützräder wird so gewählt, daß der
Lauf des Reinigungsgerätes im Kanal durch seitlich einmündende Nebenkanäle nicht
gestört wird0 Die Fortbewegung der Reinigungsvorrichtung im Kanal geschieht vorwiegend
durch Seilzug mittels motorisch angetriebener Seilwinden, die in Geländehöhe jeweils
über Kanalschächten aufgestellt sind0 Die Energieversorgung geschieht über kabel,
das bei der bewegung der Vorrichtung z.M. auf einem getreiinten Trommelteil der
seilwinde aufgenommen wird. Bei größeren Kanalquerschnitten kann die energie für
den Antrieb des wirbelrades durch einen auf dem rahmen 8 montierten, mittels Dieselmotor
angetriebenen Generator auf dem Reinigungsgerät selbst erzeugt werden.
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Abb.4 zeigt ein beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur anwendung
in einem kreisförmigen Kanalquerschnitt mit großem burchmesser. die in der Leichnung
dargestellten Elektromotoren können jeweils durch Preßluftmotoren ersetzt werden.
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Mit 13 ist das wirbelrad bezeichnet , das durch den Slektro-oder Druckluftmotor
14 angetrieben wird0 Die symmetrisch angeordneten wirbelräder drehen in entgegengesetzten
Sinne so, daß an der tiefsten Stelle der Kanalsohle eine starke Strömung in Richtung
der Kanalgrundströmung erzeugt wird0 Die Antriebsmotoren mit den fliegend befestigten
Wirbelrädern sinc wieder über Grundplatten 15 auf dem aus zwei eilen 16 bestehenden
rahmen befeszeigt. Der Rahmen ist auch hier aus U-Profilen gefertigt und die Einzelteile
über Flansche 17 miteinander verschraubt. sie Abmessungen der Rahmenteile sind so
gehalten, daß sie durch die Kanal schächte in den Kanal eingebracht werden können.
Auch ist der Rahmen wieder mit 4 vertikalen Streben 18 lösbar verbunden,
die
im oberen Teil aus statischen Gründen durch einen Querträger 19 in Quer- und Längsrichtung
verbunden sein können. Durch Auswechseln der Rahmenteile 16 und der streben 18,
kann das Gerbt verschiedenen Kanaldurchmessern angepaßt werden.
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Im Beispiel sind 4, in der Höhenlage einstellbare, Laufräder 20 vorgesehen.
Diese sind möglichst über dem höchsten im kanal auftretenden Wasserspiegel 21, also
in Gebieten ohne Ablagerungen, radialstehend angeordnet. ueber ein Gehäuse 22, das
das Radlager und z.B. ein Zahnradvorgelege enthält, sina die Räder an den Streben
18 lösbar befestigt. Die bohrungen 23 ermöglichen die höhenverstellung des Rahmens
mit den wirbelrädern. Zur antrieb der Laufräder ist auf dem Gehäuse 22 ein Elektro-
oder Druckluftmotor 24, vorzugsweise als Getriebemotor ausgebildet, angeordnet,
der über das erwähnte Zahnradvorgelege die Räder antriebt. Zur Erhöhung der Stabilität
der Vorrichtung, können im oberen Teil der Streben 18 Führungsräder 25, höhenverstellbar
angebracht sein. Die Bereitstellung der Energie zum Antrieb der Wirbelräder und
Laufräder kann auf die bereits oben erwähnten Arten geschehen.
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Um höchste stabilität und geraden Lauf zu erreichen, wird der Schwerpunkt
der Vorrichtung möglichst tief gelegt und erforderlichen Falles durch auf den Rahmen
16 aufgelegte Belastungsgewichte erreicht. Außerdem können zu diesem Zwecke die
vorderen Laufräder um einige Winkelgrade in Laufrichtung nach innen angestellt oder
auch schwenkbar angeordnet sein.
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Bei großen und sehr langen kanälen kann es noch wirtschaftlich sein,
den Geradelauf und die Kurvengängigkeit der Vorrichtung durch benkung der Vorderrader
oder dadurch zu verbessern, daß die Drehzahl der angetriebenen Laufräder unabhängig
von einander, oder in entgegengesetzten Sinne, in Abhängikeit von der Schräglage
der Vorrichtung gesteuert wird. Die zu diesem Zwecke erforderliche Drehzahlregelung
der Antriebsmotoren ist bei elektrischen Antrieben sehr umständlich und teuer (Frequenzwandlung,
Anwendung von Gleichstrommotoren) bei Druckluftantrieben durch Steuerung des Luftdruckes
vor dem antriebsmotor jedoch auf relativ einfache Weise möglich.