Siebrechen an einer überlaufschwelle einer Regenentlastungsanlage

Die Erfindung betrifft einen Siebrechen an einer überlaufschwelle einer Regenentlastungsanlage nach der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Siebrechen dieser Art werden üblicherweise an überlaufschwellen von Regenentlastungsbauwerken der Abwasserkanalisation eingesetzt, um bei Niederschlagsereignissen den Austrag der im Abwasser mitgeführten Feststoffe, wie beispielsweise Fäkalienklumpen, Toilettenpapier, Hygieneartikel o. ä., in die Gewässer zu verhindern. Die an den Rechenstäben zurückgehaltenen Feststoffe sollen dabei wieder in den zur Kläranlage weiterführenden Abwasserstrom zurückgeführt werden.

An der DE 44 38 716 ist ein Siebrechen der eingangs genannten Art bekannt geworden.

Derartige Siebrechen zeichnen sich durch eine einfache, robuste und kompakte Bauweise aus, deren Einsatz sich insbesondere bei räumlich beengten Verhältnissen und somit für die Nachrüstung gut eignet.

Sie bestehen aus einem an der überlaufschwelle angeordnetem Rechengitter mit quer zur überlaufschwelle und von der überlaufschwelle nach oben gerichtet verlaufenden Rechenstäben, Seilen o. dgl., in deren Zwischenräumen von einem Kurbelantrieb aus, kammartige Abstreifer über eine Hebelmechanik hin und her geschwenkt werden. Die an den Rechenstäben anhaftenden Feststoffe werden von den Abstreifern bei jeder Schwenkbewegung zu den Endbereichen der Rechenstäbe befördert. Dort sollen sie sich von den Abstreifern an den Rechenstäben ablösen und dann in den zur Kläranlage fließenden Abwasserstrom absinken.

Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, das insbesondere die von den Abstreifern nach oben und gegen die Ablaufströmung abgestreiften und dabei zu Klumpen gebildeten Feststoffe, nach dem Umkehrpunkt der Schwenkbewegung mit dem Sog der überlaufströmung sofort wieder gegen die Rechenstäbe geschwemmt werden. Durch die dann von dem Fließdruck der überlaufströmung in die Zwischenräume der Rechenstäbe gepreßten verklumpten Feststoffe erhöht sich der Abstreif- Widerstand an den Rechenstäben. Mit zunehmender Betriebsdauer und bei zwangsläufig zunehmenden Feststoffansammlungen kann der Abstreif-Widerstand so groß werden, dass die Funktion des Siebrechens zum Erliegen kommt.

Darüber hinaus ist von Nachteil, dass die abgestreiften Feststoffe durch das v. g. Problem zwangsläufig mehrmals von einem Abstreifvorgang erfaßt werden und so infolge der mechanischen Einwirkungen durch die Abstreifer an den Rechenstäben und unter dem Druck der überlaufströmung zerquetscht, zerrieben und dadurch in zerteilter Form in die Gewässer gelangen.

Insbesondere dann, wenn sich Feststoffe aus Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Hygieneartikel, um die Abstreifer und/oder um die Rechenstäbe wickeln, ist bei dem scherenartigen Verschwenken der Abstreifer in die Zwischenräume der Rechenstäbe, die Gefahr von Verklemmungen an den Rechenstäben besonders groß.

Weiterhin ist von Nachteil, dass an den Umkehrpunkten der Abstreifer- Schwenkbewegung ein vollständiges Befreien der verklumpten Feststoffe von den

Abstreifern nicht möglich ist. Dadurch bilden sich an den Abstreifern Verzopfungen, die sich von selbst nicht mehr ablösen und dadurch ebenfalls zu erhöhten Reibungswiderständen an den Rechenstäben führen, die Betriebsstörungen hervorrufen und/oder einen erhöhten Wartungsaufwand zur Folge haben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Siebrechen der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem die Gefahr des Feststoffaustrags in die Gewässer infolge mechanischer Einwirkungen auf die Feststoffe beim Abstreifvorgang vermindert und die Betriebssicherheit erhöht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 ; besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der kennzeichnenden Merkmale in den Unteransprüchen.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Siebrechens besteht in erster Linie in der Vermeidung der o. g. Nachteile.

Die an den Rechenstäben zurückgehaltenen Feststoffe werden beim Abstreifvorgang über die erfindungsgemäß kreisende Kinematik der Abstreifer ausschließlich über eine nach unten gerichtete Bewegung und dadurch in schonender Form abgestreift.

Zur Ablösung der Feststoffansammlungen von den Abstreifern im unteren Bereich der Rechenstäbe, wird ein und zur Entlastungsseite gerichtetes nahezu lineares Herausführen der Abstreifer mit der überlaufströmung aus den Zwischenräumen der Rechenstäbe bewirkt. Dadurch werden die Abstreifer an den Rechenstäben nach jedem Abstreifvorgang vollständig und in schonender Weise von den Feststoffen befreit, ohne dass es dabei zu einem scherenartigen Zerquetschen der Feststoffe bzw. zu einem Verklemmen der Abstreifer an den Rechenstäben kommen kann.

Durch die erfindungsgemäße Abstreiferkinematik wird das v. g. Ablösen der Feststoffe von den Abstreifern auch unterhalb des überlaufschwellenniveaus ermöglicht. Die dort abgelösten Feststoffe können dadurch beispielsweise in einer gegen den Sog der überlaufströmung abgeschotteten Auffangwanne gesammelt und nach dem Ende des Entlastungsereignisses wieder in den Ablaufstrom zur Kläranlage zurückgeführt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Siebrechen ergibt sich der besondere Vorteil, dass dieser bei einer Blockade der Abstreifer an den Rechenstäben, beispielsweise infolge einer extremen Ansammlung von Feststoffen oder durch festgeklemmte Feststoffteile, von selbst wieder beseitigen kann.

Tritt beim Durchkämmen der Rechenstäbe eine wie vor beschriebene Blockade auf, dann bleiben die Abstreifer an der Blockade hängen, wobei sich gleichzeitig der Betätigungshebel durch den weiterhin ungestört rotierenden Kurbelantrieb vom Stützlager abhebt und dabei zwangsläufig in Richtung des Kurbelantriebs zurückbewegt wird.

Wenn diesem Bewegungsablauf zur Folge, der Abstreiferkamm von der Blockade weg gezogen wird, dann fällt der Abstreiferkamm über dessen Eigengewicht schlagartig nach unten, bis der damit verbundene Betätigungshebel wieder auf das Stützlager auftrifft. über die so erzeugte Wucht des schlagartig nach unten fallenden Abstreiferkamms werden die für die Blockade ursächlichen Feststoffe aus den Zwischenräumen der Rechenstäbe heraus und in den Zulaufstrom des überlaufwassers zurückgedrückt, wodurch die Blockade beseitigt wird.

Während des Abstreifvorgangs wirkt die auf die Abstreifer bzw. auf deren Trägerelement gerichtete überlaufströmung als Antriebskraft auf den Kurbelantrieb unterstützend mit ein und bietet dadurch insbesondere bei einem Wasserradantrieb räumliche und bauliche Vorteile, weil durch diese Kraftunterstützung das Wasserrad kompakter bzw. kleiner hergestellt werden kann.

Ein besonderes Problem bei der Feststoffrückhaltung stellen generell Fettansammlungen dar, die in der Regel über Küchenabwässer in die Kanalisation eingebracht werden, sich dann abkühlen und zu Verklumpungen anwachsen. Da Fett leichter als Wasser ist, steigen die fetthaltigen Verklumpungen nach dem Abstreifvorgang wieder auf und werden dann von der überlaufströmung sofort wieder gegen die Rechenstäbe gesogen. Bei entsprechend hohem Fettanfall verkleben diese so die Zwischenräume der Rechenstäbe, was einen erhöhten Wartungsaufwand zur Folge hat oder so gar zum Versagen der Siebvorrichtung führen kann.

Durch die erfindungsgemäße Kinematik der Abstreiferbewegung, bei der die Abstreifer zum Ablösen des Rechengutes bis unter das Niveau der überlaufschwelle geführt und dann nahezu linear aus den Zwischenräumen der Rechenstäbe zur überlaufschwelle hin herausgeführt werden, sieht die Erfindung in einer weiteren Ausgestaltung eine schwenkbar gelagerte, vorzugsweise schwimmbare Abdeckhaube zum oberseitigen Verschluß eines optionalen Sammelraums vor.

Die vorzugsweise auf Höhe Oberkante überlaufschwelle vor und zu der überlaufschwelle angeordnete Abdeckhaube versperrt im Betriebsfall einem parallel zur überlaufschwelle verlaufenden Wasserflächenstreifen bis gegen die Rechenstäbe die Durchströmung; besonders dann, wenn die Abdeckhaube den oberen Verschluß eines Sammelraumes, wie beispielsweise den einer Auffangwanne, bildet.

Beim Durchkämmen der Rechenstäbe treffen die Abstreifer auf der den Rechenstäben zugewandten Seite auf die Abdeckhaube und verschwenken diese nach unten. Dadurch entsteht eine Spaltöffnung zwischen der Abdeckhaube und den Rechenstäben, durch den das Rechengut unter die Abdeckhaube gedrückt wird. In dieser Betriebsphase sind die Abstreifer infolge des Berührungskontaktes bewegungsschlüssig mit der Abdeckhaube verbunden und bilden gemeinsam eine Sperre gegen die abgestreiften und eventuell aufsteigenden Feststoffe. Wenn sich die Abstreifer im weiteren Bewegungsablauf wieder von der Abdeckhaube entfernen, schwenkt diese selbsttätig, ohne das dabei eine Austrittsöffnung für das abgestreifte Rechengut erzeugt wird, wieder nach oben in die Ausgangsposition. Dabei wird

das selbsttätige und bewegungsschlüssige Zurückschwenken der Abdeckhaube durch die als Schwimmkörper ausgebildete Abdeckhaube und/oder mit Hilfe eines Kontergewichtes bewerkstelligt.

Das so unter der Abdeckhaube gesammelte Rechengut wird am Aufschwimmen gehindert und erst nach Ende des Entlastungsereignisses mit fallendem Wasserspiegel in den zur Kläranlage laufenden Abwasserstrom zurückgeführt.

An Stelle einer Auffangwanne mit unterseitigem Klappboden ist auch ein unten offener und tauchwandähnlich eingefaßter Sammelraum für das Rechengut denkbar. Ebenso kann der Sammelraum bei beispielsweise kleineren Anlagen ausschließlich aus der Abdeckhaube gebildet werden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 : einen Vertikalschnitt durch die Regenentlastungsanlage und den Siebrechen quer zur überlaufschwelle,

Figur 2: eine Draufsicht auf den Siebrechen gemäß Fig. 1 als Horizontalschnitt durch die Regenentlastungsanlage,

Figur 3: eine vergrößerte Darstellung des Siebrechens in der Draufsicht,

Figur 4: eine vergrößerte Darstellung des Siebrechens im Vertikalschnitt mit in den Zwischenräumen der Rechenstäbe geführten Abstreifern,

Figur 5: eine vergrößerte Darstellung des Siebrechens im Vertikalschnitt mit den außerhalb der Rechenstäbe geführten Abstreifern,

Figur 6: Detail eines Abstreifers mit vergrößerter Kontur in der Vertikal-Ansicht,

Figur 7: Fig. 7: Draufsicht zu Fig. 6,

Figur 8: Detail eines Siebrechens mit Abstreifer nach einer weiteren Ausführungsform in einer ersten Position,

Figur 9: Detail nach Figur 8 in einer zweiten Position,

Figur 10: Detail nach Figur 8 in einer dritten Position,

Figur 11 : Detail nach Figur 8 in einer vierten Position,

Figur 12: eine Darstellung entsprechend Figur 4 der zweiten Ausführungsform entsprechend der Figuren 8 bis 11 ,

Figur 13: eine Darstellung entsprechend der Figur 3 der zweiten Ausführungsform entsprechend der Figuren 8 bis 11 und

Figur 14: eine Darstellung entsprechend der Figur 5 der zweiten Ausführungsform entsprechend der Figuren 8 bis 11.

Die Zeichnungen zeigen einen Siebrechen 1 , der an einer überlaufschwelle 21 einer Regenentlastungsanlage 20 angeordnet ist. Die Regenentlastungsanlage 20 weist einen Zulaufkanal 22, einen Ablaufkanal 23 und einen zum Vorfluter führenden Entlastungskanal 24 auf.

Bei einem Niederschlagsereignis steigt der Wasserspiegel in der Entlastungsanlage 20 zwischen Zulaufkanal 22 und Ablaufkanal 23 an. Die nicht von der Kläranlage aufnehmbaren Wassermengen werden über die überlaufschwelle 21 in ein Gewässer abgeschlagen und durchströmen dabei den an der überlaufschwelle 21 angeordneten Siebrechen 1.

Der vorzugsweise im oberen Bereich der überlaufschwelle 21 angeordnete Siebrechen 1 besteht aus einer Vielzahl von quer zur überlaufschwelle 21 und von der überfallschwelle 21 ausgehend nach oben gerichteten Rechenstäben 2 oder Seilen, an denen beim Durchströmen der Rechenstäbe 2 die im überlaufwassers mitgeführten Feststoffe zurückgehalten werden.

Vor der zum Entlastungskanal 24 gerichteten Seite der überlaufschwelle 21 sind an einem Trägerelement 5, an dem ein Betätigungshebel 6 befestigt ist, kammartig aneinander gereihte Abstreifer 4 angeordnet. Das andere Ende des Betätigungshebels 6 ist gelenkig mit einem Kurbelantrieb 8 verbunden, über den die Abstreifer 4 bei Betrieb kammartig in die Zwischenräume 3 der Rechenstäbe 2 eingreifen.

über ein im Bereich des Betätigungshebels 6 angeordnetes, ortsfestes Stützlager 7, wird der Betätigungshebel 6 durch sein Eigengewicht bzw. das der Abstreifer 4 mit dem Stützlager 7 kontaktiert.

Bei rotierendem Kurbelantrieb 8 wird der angelenkte Betätigungshebel 6 an dem ortsfesten, vorzugsweise als Rolle ausgebildeten Stützlager 7, in horizontaler Richtung hin und her bewegt. Gleichzeitig wird dabei der Betätigungshebel 6 in vertikaler Richtung verschwenkt, wodurch das mit den Abstreifern 4 verbundene Ende des Betätigungshebels 6 in eine kurvenlinienförmig verlaufende, kreisende Bewegung versetzt wird.

Dabei werden die Abstreifer 4 im oberen Bereich der Rechenstäbe 2 gegenläufig zur Fließrichtung in deren Zwischenräume 3 hinein und im unteren Bereich der Rechenstäbe 2 in Fließrichtung wieder herausgeführt.

Zur besseren übersicht ist in Fig. 4 die Kinematik des Siebrechens 1 in der Phase mit den in den Zwischenräumen 3 der Rechenstäbe 2 geführten Abstreifern 4 dargestellt. In Fig. 5 wird die Kinematik des Siebrechens 1 in der Phase mit den außerhalb der Rechenstäbe 2 bewegten Abstreifern 4 gezeigt.

Die einzelnen Komponenten des Siebrechens 1 , wie Kurbelantrieb 8, Betätigungshebel 6, Stützlager 7, Rechenstäbe 2, etc. sind beispielhaft über eine rahmenförmi- ge Halterung 19, die an den Wandflächen der Regenentlastungsanlage 20 befestigt ist, miteinander verbunden bzw. in dieser gelagert. Selbstverständlich sind die Komponenten wie der Betätigungshebel 6 und das Stützlager 7 aus konstruktiven Gründen vorzugsweise paarweise angeordnet.

In Fig.1 bis Fig.5 wird nach der beispielhaften Ausführungsform eine fremdenergie- freie Betätigung des Siebrechens 1 mit Hilfe eines Wasserrades 9 gezeigt. über einen Riemen- oder Kettentrieb 25 wird die Drehbewegung eines Wasserrades 9 auf den Kurbelantrieb 8 übertragen; eine Kraftübertragung mittels Elektromotor auf den Kurbelantrieb 8 ist ebenfalls möglich.

Bei der erfindungsgemäßen Kinematik der Abstreifer 4 wird die sich berührende Kontur von Betätigungshebel 6 und/oder Stützlager 7 vorzugsweise als Steuerkurve 18 ausgebildet, durch die eine zum Kurbelantrieb 8 hin nahezu lineare und schräg nach oben gerichtete Bewegung der Abstreifer 4 beim Herausführen der Abstreifer 4 aus den Zwischenräumen 3 der Rechenstäbe 2 bewirkt wird.

Zur Aufnahme der zur überfallschwelle 21 hin abgestreiften Feststoffe ist im Kronenbereich an der überlaufschwelle 21 vorzugsweise eine Auffangwanne 10 vorgesehen, die im Betriebsfall seitlich und von unten geschlossen ist. Aufgrund der Trägheit des Wassers verharren die dort abgestreiften Feststoffe in der abgeschotteten Wannenflüssigkeit und werden nicht mit der überlaufströmung zu den Rechenstäben 2 hin angesaugt. Die Feststoffaufnahme in der Auffangwanne 10 ist insbesondere dann besonders vorteilhaft, wenn der Ablösevorgang der Feststoffe von den Abstreifern 4 im innem der Auffangwanne 10 und, wegen der überlaufströmung, unterhalb der Schwellenoberkante vollzogen wird.

Ein schwimmergesteuerter Klappboden 11 an der Unterseite der Auffangwanne 10 gibt nach Ende eines Entlastungsereignisses die gesammelten Feststoffe in den zur Kläranlage führenden Abwasserstrom wieder frei.

In Längsrichtung zur überlaufschwelle 21 unterliegt das über den Betätigungshebel 6 geführte Trägerelement 5 und somit auch die Abstreifer 4, konstruktionsbedingt einer leicht divergierenden Seitwärtsbewegung. Um zu verhindern, dass bereits bei einer Seitwärtsbewegung von nur wenigen Millimetern, die Abstreifer 4 beim Eingreifen in die Zwischenräume 3 gegen die Rechenstäbe 2 stoßen oder in benachbarte Zwischenräume 3 eingreifen, bei der die Mechanik blockieren könnte, sieht die Erfindung in einer weiteren Ausgestaltung vor, dass, auf die Länge des Trägerelementes 5 verteilt, eine gewählte Anzahl von Abstreifern 4a angeordnet sind, die im Vergleich zu den übrigen Abstreifern 4 eine größere Kontur aufweisen.

Dazu sind in einem Bereich, wo die zu den Rechenstäben 2 hingeführten Abstreifer 4, 4a wieder in die Zwischenräume 3 der Rechenstäbe 2 eingreifen sollen, für die Abstreifer 4a mit der größeren Kontur, Führungselemente 13 angeordnet.

Die vorzugsweise aus einem Blechstreifen gebildeten Führungselemente 13, sind in Fließsichtung zur überlaufströmung gesehen, zu den vergrößerten Abstreifern 4a hin mit trichterförmigen Führungsschlitzen 15 versehen, in die die Konturen der Abstreifer 4a eingreifen und so unter Betrieb in ihrer Seitwärtsbewegung zwangsläufig ausgerichtet werden.

Sollte sich beispielsweise ein im Abwasser mitgeführtes Holzstückchen oder ähnliches zwischen den Rechenstäben 2 derart festklemmen, dass dadurch eine weitere Abstreiferbewegung nicht mehr möglich ist, dann können über die erfindungsgemäß lose Verbindung zwischen Betätigungshebels 6 und Stützlager 7, die Abstreifer 4 durch ein selbsttätiges Abheben des Betätigungshebels 6 von dem Stützlager 7, ihre Funktion, wenn auch in eingeschränkter Form, bis zu der Störstelle weiter aufrecht erhalten, ohne dass dadurch die gesamte Vorrichtung außer Betrieb gesetzt und ggf. beschädigt wird.

Durch seltene Starkregenereignisse verursachte extrem hohe überlaufwassermengen können über das obere Ende der Rechenstäbe 2 in Form eines Notüberlaufs

zum Entlastungskanal 24 abgeführt werden. Damit der Betätigungshebel 6 bzw. die Abstreifer 4 von derartigen Wassermengen nicht hochgerissen und dadurch beschädigt werden ist denkbar, dass durch einen am Betätigungshebel 6 oder am Stützlager 7 angeordneten, hier nicht näher dargestellten Sicherungsbügel, ein Umschlagen bzw. ein extremes Abheben des Betätigungshebels 6 vom Stützlager 7 verhindert wird.

In den Figuren 8 bis 14 wird eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer fremdenergiefreien Betätigung des Siebrechens 1 mit Hilfe eines Wasserrades 9 gezeigt. Diese Ausführungsform entspricht im wesentlichen derjenigen der Figuren 1 bis 5. Allerdings wird hier auf Höhe der Oberkante der überlaufschwelle vor der überlaufschwelle eine Abdeckhaube 20 vorgesehen, die im Betriebsfall einen parallel zur Oberlaufschwelle verlaufenden Wasserflächenstreifen bis gegen die Rechenstäbe 2 die Durchströmung verwehrt. Wie aus den Figuren 8 bis 12 ersichtlich, bildet die Abdeckhaube 20 den oberen Verschluß eines Sammelraumes 10, der in dem Ausführungsbeispiel in Form einer Auffangwanne 10 gebildet ist. Beim Durchkämmen der Rechenstäbe treffen die Abstreifer 6 auf der den Rechenstäben zugewandten Seite auf die Abdeckhaube 20 und verschwenken diese um ein Schwenklager 21 nach unten. Hierdurch entsteht, wie in den Figuren 9 und 10 zu sehen ist, eine Spaltöffnung zwischen der Abdeckhaube 20 und den Rechenstäben 2, durch den das Rechengut unter die Abdeckhaube 20 gedrückt wird. In dieser Betriebsphase sind die Abstreifer in Folge des Berührungskontaktes bewegungsschlüssig mit der Abdeckhaube 20 verbunden und bilden gemeinsam eine Sperre gegen die abgestreiften und eventuell aufsteigenden Feststoffe. Wenn sich die Abstreifer im weiteren Bewegungsablauf wieder von der Abdeckhaube 20 entfernen, schwingt diese selbsttätig, ohne dass dabei eine Austrittsöffnung für das abgestreifte Rechengut erzeugt wird, wieder nach oben in die Ausgangsposition (vgl. Figur 8). Dabei wird das selbsttätige und bewegungsschlüssige Zurückschwenken der Abdeckhaube durch die als Schwimmkörper ausgebildete Abdeckhaube und/oder mit Hilfe eines Kontergewichts 24 (vgl. Figur 11) bewerkstelligt.

Das so unter der Abdeckhaube gesammelte Rechengut wird am Ausschwimmen gehindert und erst nach Ende des Entlastungsereignisses mit fallendem Wasserspiegel in den zur Kläranlage laufenden Abwasserstrom zurückgeführt.