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(11) | EP 0 955 418 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Verfahren zur Steuerung von Abflussregelorganen in flüssigkeitsführenden Rohr- bzw. Freispiegelsystemen |
| (57) Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Abflußregelorganen
[1] in flüssigkeitsführenden Rohr- bzw. Freispiegelsystemen [21] bei d ein Abflußregelorgane [1], wie vertikal verfahrbare Wehre [31] bzw. Schiebersysteme [26] mittels hochreißfester, aufwickelbarer Zugelemente [34], auf Rollen [22], die mit einem elektromotorischen Antrieb [2] gekoppelt und die Rollen [22] wiederum in einem Rollenbock [23] gelagert sind, in eine vorgegebene Verschlußstellung [30] bewegt werden. Hierbei können die Abflußregelorgane [1] entsprechend der Varianten (A, B, C, D)" über mittig bzw. außermittig angeordnete Zugelemente [34] verfahren werden, wobei wiederum verschiedenartig ausgebildete Klemmvorrichtungen
[17] z.B. an den Schiebersystemen [26], Wehren [31], wie auch den Rollen [22] notwendig sind. Die Ansteuerung der Abflußregelorgane [1] kann im Bedarfsfall über einen bzw. zwei elektromotorische Antriebe [2] erfolgen. Ansonsten wird die jeweilige Verschlußstellung [30] der Abflußregelorgane [1] über gekoppelte Drehwinkelgeber [10] der elektromotorischen Antriebe [2] angezeigt. Der notwendige Gleichlauf zur Ansteuerung der Wehre [31] wird bei Variante (C)" durch zwei elektromotorische Antriebe [2] mit verkabeltem Gleichlaufmodul [12] und entsprechend gekoppelten Rollen [22] mit einer radialen Klemmvorrichtung [17] erreicht. Bei Variante D'' hingegen wird der Gleichlauf durch einen elektromotorischen Antrieb [2] und entsprechend gekoppelter Rolle [22], mit einer radial und diametral angeordneten Klemmvorrichtung [17] verwirklicht. |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Abflußregelorganen in flüssigkeitsführenden Rohr- bzw. Freispiegelsystemen, bei dem die Hub- und Absenkbewegung von Wehren und Schiebersystemen mittels hochreißfester, aufwickelbarer Zugelemente erfolgt. Der Stand der Technik auf diesem Gebiet ist dem folgenden Literaturverzeichnis zu entnehmen:
{1} Dohmann M., Weyand M.
Analyse und Klassifizierung lokaler Steuerungseinrichtungen in Kanalisationen'' RWTH
Aachen 1990; Heft 117
{2} Weikopf M.
Das Mischsystem mit seinen bisherigen Unzulänglichkeiten und Trendwende zur MSR-Kaskaden
und Entlastungstechnik
Korrespondenz Abwasser 7/95
{3} Weikopf M.
Die KSE Ksaskaden-, Schwall- und Entlastungstechnik als Optimierungsmöglichkeit zukunftsorientierter
Mischsysteme
5. Chinesisch-Deutsches Umweltsymposium 6/97 Guangzhou
A. Mechanische Systeme
1. Seilzug mit Gewichtsausgleich: {1}Bild 82, 110, 104a, 104b, 105
2. Gestänge mit Gewichtsausgleich: {1}Bild 93, 94, 100
B. Hydraulisch Systeme {1}Bild 86; {2,3}Bild 3,9
C. Pneumatische Systeme
D. Elektrische Systeme
1. Spindeltrieb mit Stellmotor für Einzelansteuerung {1}Bild 85
2. Umlenkgetriebe über Welle mit Stellmotor zur Zwangsführung {1}Bild 106
Bei den in der Gruppe A angegebenen mechanischen Systeme handelt es sich meist um Abflußsteuerungsorgane im Kanalisationsbereich, die als Klappen, Abflußblenden usw. bezeichnet werden können.[0002] Die in der Gruppe B erfaßten hydraulischen Systeme werden bei Entlastungswehren, Kaskadenwehren und in vereinzelten Fällen bei Schiebern usw. angewendet. Wesentlicher Vorteil hierbei ist die Möglichkeit, daß die z.T. großen Gewichte der Abflußregelorgane in Form von vertkal verfahrbaren Wehren wie Entlastungswehre bzw. Kaskadenwehre mit entsprechend hoher Geschwindigkeit verfahren werden können, dies um so mehr, weil hierbei eine Versetzung und Verkantung technisch nicht möglich ist. Die hydraulische Ansteuerung von Schiebersystemen ist um so problematischer, je größer die Gefahr besteht, daß eine Versetzung im Zufahrbetrieb auftreten kann. Die pneumatischen Systeme der Gruppe C entsprechen in ihrer Anwendungstechnik denen der hydraulischen Variante B und werden meist nur bei geringerer Kostenrelevanz gegenüber den hydraulischen Systemen B zur Anwendung kommen.
[0003] Mit den elektrischen Systemen der Gruppe D werden in den überwiegenden Fällen, insbesondere die Abflußsteuerungsorgane in Form von langsam fahrenden Schiebersystemen ausgestattet. Insbesondere durch die gängigen Einbaukriterien der vertikal verfahrbaren Schiebersysteme, die im Sohlbereich der Kanalisationsanlagen zwangsweise in eine tieferliegende Nut aus Dichtungsgründen einfahren müssen, ist die Verstopfungsgefahr ein wesentliches Kriterium der Systemsicherheit und ein schnelles Anfahren des Sohl- bzw. Nullpunktes ist aus diesem Grunde nicht möglich. Die abwassersteuerungstechnischen Möglichkeiten der KSE Technik {3} war bisher aus konstruktionstechnischer Sicht auf die Nutzung von Kaskadenwehren mit programmierbarer Schwallspülung für Rohr- und Gerinnesysteme ab DN 1.200 mm beschränkt. Da hierbei die notwendigen schnellen Hub- und Absenkbewegungen zur Erzeugung von Schwallwellen mit > 3,00 m/Min. erreicht werden müssen, ist die notwendige Ansteuerung derzeit nur mit hydraulischen Systemen zu erreichen, die dementsprechend erhebliche Kosten verursachen. Die Nutzung eines Abflußregelorganes in Form eines Kaskadenwehres für kleinere Nennweiten < DN 1.200 ist dem zu folge nicht zu vermarkten. Im Hinblick auf die notwendige Reduzierung von Investitions- und Folgekosten insbesondere im Abwasserbereich ist darauf hinzuweisen, daß gerade die automatisierte Reinigung der Kanalnetze durch geeignete schnelllaufende Schwallsysteme von den potentiellen Betreibern der Kanalnetze angemahnt wird. Eine entsprechend nutzbare Erfindung gemäß EP-PatentAnmeldung PA Nr.: 97 120 508.3 mit Datum vom 21.11.1997 mit der Bezeichnung "Schiebersystem zur kontinuierlichen Aussteuerung und Reinigung von Kanalisationsanlagen durch Erzeugung von Schwallwellen und konstruktionsbedingten weiteren Nutzung als Steuer- und Verschlußorgan für sonstige flüssige und gasförmige Medien mit insgesamt aufzuzeigenden Varianten (A; B; C; D)" liegt nunmehr vor. Die erfindungsgemäße Ansteuerung des vorgenannten Schiebersystems als Schwallelement ist vorrangig mit einem hydraulischen Steuerungssytem konzipiert, was aber im Hinblick auf eine kostengünstige Umsetzung sicherlich nur schwer umzusetzen ist.
[0004] Die vorliegende Erfindung hat es sich demnach zur Aufgabe gemacht, die Ansteuerung insbesondere der Abflußregelorgane gemäß vorgenannter EP-PA Nr.: 97 120 508.3 bzw. des Patentes DE 36 16 418
Steuerbares Wehr zum Spülen von Kanalisationsanlagen..." durch eine wesentlich kostengünstigere und technisch vereinfachte Lösung zu gewährleisten. Erfindungsgemäß werden jeweils zwei Varianten (A, B) zur Ansteuerung von Schiebersystemen in Anlehnung an PA Nr.: 97 120 508.3 bzw. zwei Varianten (C, D) zur Ansteuerung des Spülwehres gemäß DE 36 16 418 mittels hochreißfester aufwickelbarer Zugelemente aufgezeigt. Für alle Varianten gilt, daß grundsätzlich alle an dem jeweiligen Abflußregelorgan angeordneten Zugelemente auf Rollen, die mit einem elektromotorischen Antrieb gekoppelt sind, aufgewickelt werden, damit eine vorgegebene Hub- bzw. Absenkbewegung durch Umschaltung der Drehrichtung der elektromotorischen Antriebe erfolgen kann. Zur Ansteuerung vorgegebener Verschlußstellungen müssen die elektromotorischen Antriebe in allen Varianten (A, B, C, D) mit Drehwinkelgebern ausgestattet sein. Darüber hinaus muß der elektromotorische Antrieb der Varianten (C) zusätzlich über ein Steuerungsmodul für einen drehwinkelgesteuerten Gleichlauf (Gleichlaufmodul) verfügen, da hier erfindungsgemäß zwei elektromotorische Antriebe außermittig angeordnet werden sollen. Die Variante (D) besitzt erfindungsgemäß nur einen Motor, da hier die Aufwickelung des Zugelementes radial und diametral auf einer mit dem elektromotorischen Antrieb gekoppelten Rolle erfolgt. Je nach den möglichen Einbauverhältnissen werden die Zugelemente beispielhaft in den Varianten (A, D) über Umlenkrollen geführt, die entsprechend am Schachtbauwerk zu befestigen sind. Erfindungsgemäß wird die Aufnahme der notwendigen Lasten aus Eigengewicht und zugehöriger Reibungskräfte der angehängten Abflußregelorgane über die Rollen auf die zugehörigen Rollenböcke in die jeweilige Konstruktion des Schachtbauwerkes übertragen. Der elektromotorische Antrieb ist immer am Rollenbock drehfest gekoppelt, damit eine drebwinkelneutrale Aufwickelung des jeweiligen Zugelementes erfolgen kann. Weiterhin wird in den entsprechenden zeichnerischen Darstellungen auf mögliche Ausgestaltungen der unterschiedlichen Klemmverbindungen im Bereich der Abflußregelorgane bzw. der Rollen, die mit den elektromotorischen Antrieben verbunden sind, hingewiesen und erläutert. Damit bei Stromausfall das Abflußregelorgan in allen Varianten (A, B, C, D) nicht abwärts rutschen kann, muß der elektromotorische Antrieb mit einer elektrisch gekoppelten, mechanischen Bremse versehen sein.
Fig. 1 zeigt die
Variante A" als vertkalen Systemschnitt durch ein Schachtbauwerk [7]. Hierbei wird das Zugelement [34] mittels einer im oberen Bereich des unter einem Winkel (α) [32] angeordneten Schiebersystems [26] befindlichen Klemmvorrichtung [17] demontierbar eingehakt und über eine an der Schachtwand [25] verankerten Umlenkrolle [28] geführt, so daß wie weiterhin ersichtlich eine Aufwickelung auf der Rolle [22] des Rollenbockes [23], der beispielhaft aufeiner Podestplatte [19] verankert ist, erfolgt. Nachvollziehbar ist, daß je nach Drehrichtung [9], unter Auswertung des integrierten Drehwinkelgebers [10], des an dem Rollenbock [23] drehfest gekoppelten elektromotorischen Antriebes [2] jede gewünschte Verschlußstellung [30] mittels des an der Rolle [22] sowie der Rollenklemme [24] reversibel angeklemmten Zugelementes [34] angesteuert werden kann.
Fig. 2 zeigt die
Variante B" als vertikalen Systemschnitt in Anlehnung an Fig. 1 bei der ersichtlich ist, daß das Zugelement [34] ohne Umlenkrolle [28] gemäß Fig. 1 auskommt und direkt über die Rolle [22] mittels elektromotorischen Antrieb [2] aufgewickelt werden kann.
Fig. 3 zeigt die
Variante C" als Ansicht bei der ein Wehr [31] mittels zweier außermittig angeordneter Zugelemente [34] auf Rollen [22], die mit den jeweiligen elektromotorischen Antrieben [2] gekoppelt sind, unter Zuhilfenahme eines für einen Gleichlauf zuständiges Gleichlaufmodul
[12] verfügt, das entsprechende Steuerungsimpulse an die elektromotorischen Antriebe [2] übermittelt, so daß je nach Drehrichtung [9] die vorgegebene Verschlußstellung [30] angefahren werden kann.
Fig. 4 zeigt die
Variante D" als Ansicht bei der ein Wehr [31] mittels zweier außermittig angeordneter Zugelemente [34] nur über einen elektromotorischen Antrieb [2] verfügt, weil hier die Aufwickelung der Zugelemente [34] über Klemmvorrichtungen [17] erfolgen, die radial und diametral auf der Rolle [22] angeordnet sind, so daß je nach Drehrichtung [9] ein mechanischer Gleichlauf über die angedeuteten Umlenkrollen [28] gewährleistet ist.
Fig. 5 zeigt einen Systemschnitt
A-A" gemäß Fig. 1 bei dem ersichtlich wird, daß der elektromotorische Antrieb [2] am Rollenbock [23] fest gekoppelt ist und weiterhin die Antriebswelle [3] des elektromotorischen Antriebes [2] wiederum mit der Rolle [22] rutschfest verbunden ist.
Fig. 6 zeigt eine mögliche aus einzelnen Elementen bestehende Klemmvorrichtung [17] gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2
Detail A" bei dem das Zugelement [34] um die Umlenkplatte [27] geführt ist und durch die Klemmschraube [15] mit unterliegender, jeweils neben dem Zugelement [34] eingelegter Quetschplatte [20] mittels Klemmschraube [15] aufdie Oberseite des Schiebersystems [26] reversibel befestigt wird.
Fig. 6.1 zeigt einen Schnitt
A-A" gemäß Fig. 6 bei dem ersichtlich ist, daß die aus einzelnen Elementen bestehende Klemmvorrichtung
[17] im seitlichen Bereich des Zugelementes [34] zwischen der Klemmplatte [14] und der Umlenkplatte [27] sowie zwischen der Umlenkplatte [27] und dem Schiebersystem [26] noch zwischengelegte Quetschplatten [20] aufweisen. Verdeutlicht wird auch, daß die Klemmschrauben [15] außerhalb des Zugelementes [34] in die Bohrung [8] des Schiebersystems [26] eingedreht sind, so daß hierdurch eine zugfeste jedoch reversible Verbindung entsteht.
Fig. 7 zeigt eine Ansicht der Rolle [22] durch die ersichtlich wird, daß der mechanische Gleichlauf eines Abflußregelorganes
[1] z.B. eines Wehres [31] gemäß Fig. 4
Variante D" unabhängig von einer vorgegebenen Drehrichtung [9] durch zwei Klemmvorrichtungen [17] erreicht wird, die radial und diametral am Umfang der Rolle [22] angeordnet sind. Im Einzelnen erkennt man die notwendige rutschfeste Koppelung der
Antriebswelle [3] des elektromotorischen Antriebes [2] der eigentlichen Rolle [22], die über den Rollenbock [23] in Fig. 1 bzw. Fig. 2 ersichtlich auf der Podestplatte [19] gelagert ist. Weiterhin ist logisch ersichtlich, daß jeweils nur eine Klemmvorrichtung
[17] auf der Rolle [22] bei den
Varianten A, B, C" in Anlehnung der Fig. 1 bis Fig. 3 notwendig sind und demnach gleiche Konstruktionsmerkmale besitzen. Im einzelnen wird
erkennbar, daß die vorgegebene Darstellungsweise (ergänzend zu Fig. 7.1) des anliegenden Zugelementes [34] an der Rolle [22] sich diese im Aufwickelvorgang befindet. Weiterhin ist das Zugelement [34] in die Klemmfräsung [13] schlaufenartig mit angepaßter Bandumlenkung [6] um die entsprechend geformte Rollenklemme [24] eingelegt und in Weiterführung durch den Klemmspalt [16] und anschließender Bandausnehmung [5] zur endgültigen Arretierung durch die Klemmplatte [14] mittels Klemmschraube [15] an der Rolle [22] fixiert.
Fig. 7.1 zeigt
Detail B" aus Fig. 7 in vergrößerter Darstellung als beispielhafte Lösung einer Klemmvorrichtung [17] an einer Rolle [22], bei dem das Zugelement [34] in die Klemmfräsung [13] um die Rollenklemme [24] und Weiterführung durch den Klemmspalt [16] in die Bandausnehmung [5] gelegt ist. Die eigentliche reversible Befestigung wird dadurch erreicht, daß mittels
der Klemmschraube [15] über die Klemmplatte [14] eine feste Schraubverbindung mit der in der Rolle [22] befindlichen Bohrung [8] vorgenommen wird, und somit zu einer zugfesten Arretierung des Zugelementes [34] führt.
Fig. 7.2 zeigt die Ansicht
A - A" gemäß Fig. 7 aus der zu erkennen ist, daß das Zugelement [34] durch die Klemmplatte [14] mittels Klemmschrauben [15] außerhalb des Zugelementes [34] im Bereich der Bandausnehmung [5] aufder Rolle [22] befestigt wird.
Fig. 8 zeigt eine Ansicht einer Klemmvorrichtung [17] gemäß
Detail C" der Fig. 3 bzw. Fig. 4 zur Aussteuerung eines Abflußregelorganes [1] in Form eines vertikal gesteuerten Wehres [31], bei dem an der Oberseite des Wehres [31] mittels zugfest verbundenem Winkelprofil [33] eine Klemmvorrichtung [17] in Anlehnung gemäß Fig. 4 befestigt ist. Hierbei wird der Aufbau der Klemmvorrichtung [17] dadurch verdeutlicht, daß das Zugelement [34] zwischen Winkelprofil [33] und Klemmplatte [14] mittels der zwischengelegten Umlenkplatte [27] durch eine Klemmschraube [15] mit Kontermutter [18] und Unterlegscheibe [29], fest, aber dennoch demontierbar an dem Winkelprofil [33] und zugehöriger Bohrung [8], arretiert ist.
Fig. 8.1 zeigt die Ansicht der Klemmvorrichtung [17] gemäß Fig. 9, wobei die vorteilhafte Anordnung der Quetschplatte [20] beiderseits des Zugelementes [34] unterhalb der Klemmplatte [14] mit den zugehörigen Klemmschrauben [15] ersichtlich wird.
Aufstellung der Bezugszeichen
[0005]
1] Abflußregelorgan
2] Antrieb; elektromotorischer Antrieb
3] Antriebswelle
4] Arretierplatte
5] Bandausnehmung
6] Bandumlenkung
7] Bauwerk; Schachtbauwerk
8] Bohrung
9] Drehrichtung
10] Drehwinkelgeber
11] Feststellschraube
12] Gleichlaufmodul
13] Klemmfräsung
14] Klemmplatte
15] Klemmschraube
16] Klemmspalt
17] Klemmvorrichtung
18] Kontermutter
19] Podestplatte
20] Quetschplatte
21] Rohr- bzw. Freispiegelsystem
22] Rolle
23] Rollenbock
24] Rollenklemme
25] Schachtwand
26] Schiebersystem
27] Umlenkplatte
28] Umlenkrolle
29] Unterlegscheibe
30] Verschlußstellung
31] Wehr
32] Winkel (α)
33] Winkelprofil
34] Zugelement
daß Abflußregelorgane [1], wie vertikal verfahrbare Wehre [31] bzw. Schiebersysteme [26] mittels hochreißfesteraufwickelbarer Zugelemente [34], aufRollen [22], die mit einem elektromotorischen Antrieb [2] gekoppelt und die Rollen [22] wiederum in einem Rollenbock [23] gelagert sind, in eine vorgegebene Verschlußstellung [30] bewegt werden.