<Desc/Clms Page number 1>
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitssperre zur Trennung einer fluiden Phase von einer gasförmigen Phase, umfassend einen mit Durchbrechungen versehenen Siebkörper und einen zugeordneten Trägerkörper, sowie die Verwendung einer derartigen Flüssigkeitssperre als Schachtabdeckung bzw. als Flüssigkeitsabscheider.
Flüssigkeitssperren werden allgemein eingesetzt, um eine fluide Phase, beispielsweise Wasser oder wässrige Gemische, von einer gasförmigen Phase zu trennen, wobei jedoch einerseits die Strömung des Gases möglichst wenig behindert und andererseits das Eindringen des Fluides in den Gasraum hintangehalten werden soll. Das bekannteste Problem dieser Art ist das Eindringen von Abwässern, z. B. Regenwasser oder Oberflächenwasser, in Schächte, wie Femwärmeschächte. Hierbei ist ein Wassereinbruch zu verhindern und gleichzeitig eine Lüftung des Schachtes bzw. ein Gasaustausch zu ermöglichen.
Ein weiteres Problem besteht dann, dass zwar grössere Steinen od.dgl. die Öffnungen der Abdeckungsgitter nicht passieren können, jegliche im Abwasser enthaltene Verunreinigung, wie Schmutzfracht, Sand, ölkontaminationen usw., aber bei herkömmlichen Abdeckungen (Kanalgitter) ungehindert in den Schacht gelangen und zu Ablagerungen am Schachtboden, im Fernwärmeleitungssystem bzw. zu Umweltbelastungen führen können.
Eine Lösung des zweiten Problems ist z. B. aus der AT U 1293 des gleichen Anmelders bekannt Bei der bekannten Konstruktion ist an der Unterseite des Schachtdeckels ein grossflächiges Filterelement angeordnet, welches sich mit Vorsprüngen in die Öffnungen hineinerstreckt. Das Filterelement ist dabei einstückig aus Asphaltgemischen, Kunststoffen usw gefertigt.
Während eine derartige Ausführung zwar eine Filterwirkung entfaltet und das Eindringen von im Abwasser enthaltene Verunreinigung, wie Schmutzfracht, Sand, Ölkontaminationen usw , verhindert, kann das-zugegebenermassen gereinigte - Abwasser doch in den Schacht eindringen
Auch ist bekannt in jede der Öffnungen einer Schachtabdeckung zumindest ein einzelnes Filterelement einzusetzen, wobei der zwischen der Aussenoberfläche des Filterelementes und der Innenwand der Öffnung verbleibende Raum mit einem elastischen Material ausgefüllt ist. Durch die Verwendung diskreter Filterelemente, welche in den Öffnungen elastisch verankert sind, wird zwar eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Verformungen, Erschütterungen od.dgl. erzielt, Wasser kann jedoch in den Schacht eindringen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Flüssigkeitssperre der eingangs angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, welche einerseits das Eindringen einer fluiden Phase (z. B. fluidisierte Medien, Flüssigkeiten und fliessfähige Gemische) verhindern und andererseits einen Gasaustausch (Be- bzw. Entlüftung ) ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass bei einer Flüssigkeitssperre zur Trennung einer fluiden Phase von einer gasförmigen Phase, umfassend einen mit Durchbrechungen versehenen Siebkörper, der in einen zugeordneten Trägerkörper einsetzbar ist, der Siebkörper gegenüber dem Tragerkörper elektrisch isoliert ist. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass das Eindringen der fluiden Phase in die Durchbrechungen des Siebkörpers durch die elektrische Isolierung des Siebkörpers gegenüber dem Trägerkörper verhindert bzw verzögert werden kann.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Siebkörper als Vorsatzfilter ausgebildet.
Günstig ist auch, wenn der Querschnitt der Durchbrechungen des Siebkörpers bzw. des Vorsatzfilters von oben nach unten zunimmt. Diese spezielle Gestaltung der Durchbrechungen bedingt, dass Feststoffe, wie Kies, Erde, Streusplitt, Strassenstaub oder dgl. (bei Verwendung als Schachtabdeckungen) nur bis zu einer bestimmten Korngrösse eindringen können, sind Feststoffe unterhalb der Ausschlussgrenze einmal eingedrungen, verlegen sie aufgrund der Zunahme des freien Durchmessers der Durchbrechungen nicht den Siebkörper sondem werden nach unten ausgetragen.
Der Siebkörper kann auch wie in der AT U 1293 beschrieben aus mehreren Schichten porösen oder mit Kanälen ausgestatteten Materials gefertigt sein, wobei der Durchmesser der Poren bzw der Kanäle von Schicht zu Schicht zunimmt.
Vorzugsweise wird die elektrische Isolierung durch ein festes, vorzugsweise elastisches Dielektrikum, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kautschuke, Ebonite, Pseudoebonite, Bitumina, Asphalte und Mischungen hievon, gebildet. Die Ausdrücke Kautschuke, Ebonite und Pseudoebonite werden als Oberbegriff für Gummi verschiedenster Herkunft und Eigenschaften verwendet, wie z. B. in Römpp Chemie Lexikon, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 9 Auflage, Seiten 1734 und 2183 definiert. Die Verwendung elastischer bzw. leicht formbarer Isolatoren empfiehlt
<Desc/Clms Page number 2>
sich aus praktischen Gründen, da gleichzeitig ein dichter Abschluss zwischen Siebkörper und Trägerkörper vorgesehen werden kann, wodurch das Einsickern von fluidem Medium in einen allfälligen Zwischenraum verhindert wird.
Prinzipiell sind jedoch alle Isolatoren geeignet, den überraschenden Effekt zu bewirken. In jedem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Siebkörper an seinem Aussenumfang mit Rippen und/oder Nuten zur Verankerung im Dielektrikum versehen ist.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Durchbrechungen des Siebkörpers einen mittleren Durchmesser im Bereich von 0,3 bis 7 mm auf. Die Grösse bzw. der Durchmesser der Durchbrechungen kann in Abhängigkeit der auszuschliessenden Flüssigkeit etwa innerhalb dieser Grenzen vaniert werden. Auch die Anzahl der Durchbrechungen pro Flächeneinheit kann variiert werden, je nach erforderlichem Gasaustausch. Die genaue Menge kann mittels eines einfachen Versuchs ermittelt und optimiert werden.
Günstig ist auch, wenn der Siebkörper zusätzlich auf einem Hilfsrahmen abgestützt ist, wie an sich in der AT 001 293 U1 oder der US 4 261 824 A beschrieben. Dieser Hilfsrahmen dient beispielsweise bei dünner Ausrührung des Siebkörpers zur zusätzlichen Versteifung, um eine Begeh- und Befahrbarkeit vorzusehen. Der Hilfsrahmen kann selbstverständlich auch durch bereits vorhandene Vorrichtungen, z. B. Kanalgitter, gebildet sein, wobei lediglich auf die erfindungsgemässe elektrische Isolierung des Siebkörpers zu achten ist. In einem solchen Fall können bestehende Schachtabdeckungen einfach und kostengünstig zu Flüssigkeitssperren umgerüstet werden, wobei durch entsprechende Auswahl des Dielektrikums sowohl die elektrische Isolierung des Siebkörpers als auch eine Abdichtung erzielt werden kann.
Vorzugsweise ist der Hilfsrahmen als Stützkörper mit Durchbrechungen ausgebildet, sodass der Gasaustausch durch den Hilfsrahmen nur minimal beeinträchtigt ist. Die Durchbrechungen des Hilfsrahmens können dabei in Form und Grösse variieren, günstig ist auch, wenn der Querschnitt der Durchbrechungen des Hilfsrahmens so wie die Durchbrechungen des Siebkörpers bzw. des Vorsatzfilters von oben nach unten zunimmt. Die Vorteile einer derartigen Ausführung wurden bereits zuvor erwähnt.
Gemäss einer weiteren Ausrührungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Siebkörper mit dem Hilfsrahmen einstückig ausgebildet ist. Dabei können Siebkörper und Hilfs- rahmen entweder aus demselben Material bestehen, oder der Siebkörper kann auf dem Hilfsrahmen fix aufgebracht, z. B. aufgeklebt, auf laminiert, aufgenietet oder auch aufgeschweisst sein.
Weiters wird in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass der Siebkörper gegenüber dem Hilfsrahmen elektrisch isoliert ist. Dies ist selbstverständlich nur sinnvoll, wenn Siebkörper und Hilfsrahmen getrennte Einheiten darstellen. Dabei ist auch günstig, wenn der Hilfsrahmen gegenüber dem Trägerkörper elektrisch isoliert ist, wobei eine weitere Verbesserung der erfindungsgemässen Wirkung beobachtet werden kann.
Vorzugsweise besteht der Hilfsrahmen aus Metall bzw. einer Legierung, wodurch besondere Festigkeit bzw. Steifigkeit und Wetterbeständigkeit - wenn erwünscht - vorgesehen werden kann.
Andererseits ist es manchmal auch günstig, wenn der Hilfsrahmen aus Kunststoff besteht und gegebenenfalls Armierungen, z.B. aus Metall oder einer Legierung, aufweist Durch eine derartige Ausführung kann Gewicht gespart und andererseits auch eine Beständigkeit gegen etwaige aggressive Fluide erzielt werden. Die gegebenenfalls vorhandenen Armierungen können dabei, falls gewünscht, auch eine Leitfähigkeit des Hilfsrahmens vorsehen.
Es ist auch in manchen Fällen günstig, wenn der Hilfsrahmen aus Beton besteht und gegebenenfalls Armierungen, z. B. aus Metall oder einer Legierung, aufweist. Eine derartige Ausführungsform ist vor allem billig, stabil und leicht herzustellen.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Siebkörper aus Metall bzw. einer Legierung besteht. Die Hauptvorteile hierbei sind eine stabile, wetterbeständige Ausführung, Begeh- und Befahrbarkeit des Siebkörpers, eine gute elektrische Leitfähigkeit (welche für eine weitere Verbesserung des erfindungsgemässen Effekts verantwortlich ist) und leichte Bearbeitbarkeit bei Vorsehen der Durchbrechungen
Vorzugsweise kann der Siebkörper auch aus Kunststoff bestehen, wobei zum Vorsehen einer elektrischen Leitfähigkeit entweder der Kunststoff entsprechend ausgewählt wird oder die elektrische Leitfähigkeit mittels Beimengung geeigneter Zusatzstoffe in den Kunststoff vor Herstellung des Siebkörpers erzielt wird.
Als Vorteile bei der Verwendung von Kunststoffen wären vor allem, analog zu den obigen Ausführungen betreffend den Hilfsrahmen, eine Gewichtserspamis sowie Beständigkeit gegen etwaige aggressive Fluide zu nennen.
<Desc/Clms Page number 3>
Gemäss weiterer bevorzugter Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Tragerkörper aus Metall bzw. einer Legierung, aus Kunststoff (gegebenenfalls mit Armierungen, z B aus Metall oder einer Legierung) oder aus Beton (gegebenenfalls mit Armierungen, z.B aus Metall oder einer Legierung), besteht. Die Vorteile derartiger Ausführungsformen sind die gleichen wie zuvor hinsichtlich der Ausführung des Hilfsrahmens angegeben.
Vorzugsweise ist in der erfindungsgemässen Flüssigkeitssperre der Siebkörper als Platte ausgebildet, welche in einem rahmenförmigen Trägerkörper angeordnet und gegenüber diesem elektrisch isoliert ist. Hierbei sei klargestellt, dass unter den Begriff "Platte" wie er in der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, auch gebogene Ausführungen verstanden werden, der Begriff Platte umfasst also auch Rinnen jeglichen Querschnitts, egal ob konvex oder konkav geformt. Auch kann die Platte dabei, wie bereits zuvor ausgeführt, durch einen beliebig ausgeführten Hilfsrahmen abgestützt sein, wobei der Hilfsrahmen seinerseits im Trägerkörper angeordnet ist.
Günstig ist in diesem Zusammenhang auch, wenn in der erfindungsgemässen Flüssigkeitssperre der Siebkörper als Scheibe ausgebildet ist, welche in einem entsprechend geformten Trägerkörper angeordnet und gegenüber diesem elektrisch isoliert ist. Unter "Scheibe" wird dabei eine Platte, wie oben definiert, verstanden, welche keine Ecken aufweist.
Selbstverständlich kann auch hier die Scheibe durch einen beliebig ausgeführten Hilfsrahmen abgestützt sein, wobei der Hilfsrahmen seinerseits im Trägerkörper angeordnet ist
Vorzugsweise wird die oben beschriebene erfindungsgemässe Flüssigkeitssperre als Schachtabdeckung zur Verhinderung des Eindringens von Ab- und/oder Regenwasser bei gleichzeitiger Entlüftung des Schachtes verwendet. Besonders günstig ist hiebei, wenn auf bestehende Schachtabdeckungen zurückgegriffen werden kann, welche durch Aufsetzen bzw Einbau eines geeigneten Siebkörpers und elektrischer Isolierung des Siebkörpers gegenüber der Schachtabdeckung bzw. der Umgebung zu einer erfindungsgemässen Flüssigkeitssperre umgerüstet werden können.
Als besonders bevorzugtes Einsatzgebiet dieser Ausführungsform der erfindungsgemässen Flüssigkeitssperre ist die Abdeckung von Schächten von Fernwärme- leitungssystem vorgesehen.
Auch ist es günstig, wenn bei der erfindungsgemässen Flüssigkeitssperre der Siebkörper als Rohr oder Rinne ausgebildet ist, welche(s) in, über bzw. anschliessend an rohr- bzw. rinnenförmige Trägerkörper angeordnet und gegenüber diesem elektrisch isoliert ist Eine derartige Ausführungsform kann besonders bevorzugt als Flüssigkeitsabscheider in einem Wäscher zur Reinigung von Gasen verwendet werden.
Allgemein weist die erfindungsgemässe Flüssigkeitssperre folgende Vorteile auf: - ein erhöhter Eintrag von Schmutzfracht in den Schacht bzw. Gasraum wird vermieden, - eine wirksame Be- und Entlüftung des Schachtes bzw. Gasraums wird gewährleistet, - allfälliger Dampf- und/oder Gasaustritt aus dem Schacht bzw.
Gasraum wird ermöglicht, - bei Verwendung als Flüssigkeitssperre auf Schächten wird bei Rückgriff auf bestehende
Schachtabdeckung die Festigkeit und Belastbarkeit nicht vermindert sondern sogar verbessert, - durch besondere Ausbildung der Durchbrechungen kann eine Selbstreinigung des
Siebkörpers vorgesehen werden
Im Zuge von durchgeführten Versuchen konnten durch die erfindungsgemässe Flüssigkeitssperre völlig überraschende Ergebnisse erzielt werden :
Bei Verwendung von Leitungswasser, einer perforierten Metallplatte als Siebkörper (Lochdurchmesser 2 mm, Plattenstärke 1 mm, Grösse 45 cm x 45 cm) sowie einer Auflage bzw Abstützung auf einem passenden Grundrahmen aus Metall mit Beton konnten bei einer Neigung des wasserführenden Gefälles von 5 % eine Sperrwirkung von annähernd 95 % (+/- 2 %) erzielt werden.
Die elektrische Isolierung wurde hiebei durch Einlegen herkömmlicher Gummistreifen erzielt. Der geringe Wasserdurchbruch ist dabei wahrscheinlich auf eine ungenügende Abdichtung der Randfugen zurückzuführen, sodass bei entsprechender Abdichtung eine nahezu 100 %ige Sperrwirkung erreicht werden kann. Da die Ausbildung eines elektrischen Feldes als Ursache der Sperrwirkung angenommen wird sollte der Einsatz von Spannungsquellen bzw Magneten die Sperrwirkung auch bei vergrössertem Durchmesser der Durchbrechungen und entsprechender verbesserten Be- bzw. Entlüftung ermöglichen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei ist zu beachten, dass diese Zeichnungen nicht massstabsgerecht sind und lediglich zur Illustrierung der Erfindung dienen. Ebenso sollen
<Desc/Clms Page number 4>
verschiedene Schraffuren nicht auf verschiedene Materialien hinweisen sondern lediglich den Aufbau verdeutlichen.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer in eine Schachtdeckelöffnung eingebetteten erfindungsgemässen Flüssigkeitssperre im Schnitt,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer in eine Schachtdeckelöffnung eingebetteten erfindungsgemässen Flüssigkeitssperre samt Hilfsrahmen im Schnitt, und
Fig 3 noch eine Ausführungsform eines in eine Schachtdeckelöffnung eingebetteten erfindungsgemassen Flüssigkeitssperre samt Hilfsrahmen im Schnitt.
In Fig. 1 ist ein Siebkörper 1 gezeigt, der mit Durchbrechungen 2 für den Austritt von Gasen versehen ist. In der Praxis besitzen die Durchbrechungen einen Durchmesser von vorzugsweise 0,3 bis 7 mm und können rund, eckig, oval oder beliebig geformt sein. Der Querschnitt der Durchbrechungen 2 kann sich z. B. auch in Richtung nach unten erweitern oder beliebig verlaufen.
Der Siebkörper 1 ist in einem Trägerkörper 3 eingesetzt und gegenüber diesem Trägerkörper 3 durch ein elastisches Dielektrikum 4 isoliert. Mit einer derartigen einfachen Ausführung lassen sich Sperrwirkungen von mehr als 95 % erzielen.
In Fig. 2 und 3 wird ebenfalls ein Siebkörper 1 mit Durchbrechungen 2 für den Austntt von Gasen gezeigt. Hier ist der Siebkörper 1 in einem Hilfsrahmen 5 eingesetzt, welcher seinerseits im Trägerkörper 3 sitzt und gegenüber diesem durch ein elastisches Dielektrikum 4 isoliert ist. Gemäss Fig. 2 stützt der Hilfsrahmen 5 lediglich die Seitenauflagen des Siebkörpers 1 ab, während in Fig 3 der gesamte Siebkörper 1 auf dem Hilfsrahmen 5 aufliegt.
In Fig. 4 wird noch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Flüssigkeitssperre gezeigt, wobei hier der Siebkörper 1 wiederum in einem Hilfsrahmen 5 eingesetzt ist, welcher seinerseits im Trägerkörper 3 sitzt. In dieser Ausführungsform sind sowohl Siebkörper 1 gegenüber Hilfsrahmen 5 als auch Hilfsrahmen 5 gegenüber Stützkörper 3 durch ein elastisches Dielektrikum 4 elektrisch isoliert
Das elastische Dielektrikum 4 kann in der Praxis auch durch ein Vergussmaterial gebildet sein, das in seinem "verfestigten" Zustand elastisch ist, beispielsweise verschleissfester Gummi, elastischer Kunststoff oder ein beliebiges Elastomer. Wichtig ist jedenfalls die Fähigkeit zur elektrischen Isolierung.
Patentansprüche:
1. Flüssigkeitssperre zur Trennung einer fluiden Phase von einer gasförmigen Phase, umfassend einen mit Durchbrechungen versehenen Siebkörper, der in einen zugeordneten
Trägerkörper einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebkörper gegenüber dem
Trägerkörper elektrisch isoliert ist.