Düker: Reinigen und Leeren mit Ejektoren
 

Düker gehören zu den selten inspizierten Bauwerken der Kanalisation. Grund hierfür ist vielfach der große Aufwand für die Vorflutsicherung. Zusätzliche Schwierigkeiten bereiten deren Reinigung und Leerung – notwendige Voraussetzung jeder optischen Inspektion. Beide Aufgaben können möglicherweise von Ejektoren elegant und effizient bewältigt werden. Ob dies so ist, untersucht nun das IKT in einem Forschungsprojekt. Leistungsfähigkeit und Eignung von Ejektoren für den Dükereinsatz werden getestet.

In einem vom NRW-Umweltministerium geförderten Forschungsprojekt, das kürzlich begonnen wurde, ermitteln die IKT-Forscher die Leistungsfähigkeit der Ejektoren. Gleichzeitig testen sie die Eignung von Ejektordüsen zur Vorflutsicherung an Dükern.

Abb 1: Ejektor zur Dükerreinigung

Abb 2: Düker mit Rollen zur Vorflutsicherung

Das Wirkprinzip

Die Ejektortechnik wird gegenwärtig insbesondere bei sog. Wasserstrahlpumpen eingesetzt.

Abb 3: Beispiel der Wasserstrahlpumpe

Dabei durchströmt das zugeführte Treibwasser ein Rohr (1), anschließend die Treibdüse (2), und gerät in die Fangdüse (3), hierbei entsteht ein Unterdruck in der Kammer (4), die mit der Fangdüse in Verbindung steht. Das Treibwasser muss in der sich verjüngenden Treibdüse zwangsläufig schneller werden, da der Massenstrom konstant bleibt. Diese Geschwindigkeitszunahme führt zu einem Druckverlust, da auch die Gesamtenergie konstant bleiben muß. Dieser Druckverlust muss vom Umgebungsluftdruck ausgeglichen werden. Daher wird nun das zu pumpende Wasser aus der Kammer 4 vom Umgebungsluftdruck in die Pumpe gedrückt und von dem Treibwasserstrahl mitgerissen.

Einfache Technik

Der Vorteil des Ejektor liegt darin, dass innerhalb von kürzester Zeit mit einem technisch geringen Aufwand und bereits vorhandener Technik (Reinigungsfahrzeuge) eine leistungsfähige Vorflutsicherung gewährleistet werden kann. Der Ejektor ist aufgrund seines geringen Eigengewichtes erheblich einfacher zu handhaben als schwere Kreiselpumpen, die oftmals nur mit zusätzlichem Hebegerät eingesetzt werden können. Ejektoren haben zudem geringere Abmessungen als herkömmliche Pumpen, was eine bessere Handhabbarkeit unter den beengten Bedingungen im Schacht bedeutet. Ein weiterer erwähnenswerter Vorteil ist die erhöhte Arbeitssicherheit, da am Ejektor keine beweglichen Bauteile vorhanden sind (kein Funkenflug) und im Feuchtbereich nicht mit Elektrizität gearbeitet werden muss.

4.    Einsatz unter Praxisbedingungen

Der Einsatz der Ejektortechnik wurde im Zuge eines Kanalnachbarschaftstages mit dem Thema „Kanalreinigung, Dükerreinigung und Wasserhaltung“ demonstriert, der von der Stadtentwässerung Göttingen organisiert wurde. Dort wurde unter anderem beispielhaft der Einsatz der Ejektortechnik für eine Dükerreinigung und das Entleeren eines Dükers demonstriert.

Dükerreinigung
Im vorliegenden Fall handelte es sich um einen Schmutzwasserdüker DN 900 von ca. 70 Metern Länge. Der zur Reinigung eingesetzte Ejektor wurde zunächst am Dükeroberhaupt an einen Hochdruckschlauch angeschlossen und mit der Fließrichtung des Abwassers zum Dükerunterhaupt befördert. Dort wurde ein zweiter Hochdruckschlauch am Ejektor angeschlossen, so dass dieser mit einer Wassermenge von 600 l/min beaufschlagt werden konnte. Der dadurch erzeugte Volumenstrom betrug nach Aussage des Netzbetreibers ca. 3600 l/min. Zur Erzeugung des Wasserschwalls wurde das in dem Düker befindliche Abwasser genutzt.

Abb 4: zur Dükerreinigung eingesetzter Ejektor

Abb 5: Reinigungsfahrzeug am Dükeroberhaupt

Entleeren des Dükers
Zum Leerpumpen des Dükers wurden ebenfalls Ejektoren eingesetzt. Um die Leistungsfähigkeit zu erhöhen, wurden zwei Ejektoren in Reihe geschaltet. Der vordere Ejektor sollte durch das Dükerrohr bis zum tiefsten Punkt des Dükers geschoben werden. Um dieses zu erleichtern, waren an dem Ejektor Rollen befestigt, der zweite Ejektor befand sich im Dükerunterhaupt. Der Abwasserschlauch wurde aus Gründen der Handhabbarkeit segmentweise im Dükerunterhaupt zusammengebaut.

Abb 6: Reinigungsfahrzeug am Dükerunterhaupt, segmentweiser Zusammenbau des Schlauches

Zum Betrieb dieser Ejektoren wurde ebenfalls das in den Reinigungsfahrzeugen befindliche Wasser genutzt. Da aufgrund der Förderleistung der Reinigungsfahrzeuge von jeweils 300 l/min die Wassertanks u.U. schnell entleert sind, können die Tanks mit Flusswasser aus der Leine mittels der Ejektortechnik wieder aufgefüllt werden. Ein im Fluss befindlicher Ejektor war über einen Feuerwehrschlauch mit dem Reinigungsfahrzeug am Dükerunterhaupt verbunden. Betrieben wurde dieser Ejektor mit einem Fahrzeug, das direkt am Ufer der Leine stand. Um den Tank dieses Fahrzeugs wieder befüllen zu können, war auch hier über einen Feuerwehrschlauch ein Ejektor an dem Wassertank angeschlossen, so dass sich das Reinigungsfahrzeug selbst befüllen konnte. Der Hochdruckschlauch musste dazu lediglich an den Ejektoren umgeklemmt werden.

Abb 7: Reinigungsfahrzeug an der Leine und am Dükerunterhaupt

Abb 8: Ejektoren zum Befüllen der Reinigungsfahrzeuge

Durch den Betrieb der im Düker befindlichen Ejektoren konnte das Wasser aus dem Düker entfernt werden, so dass im Anschluss eine Befahrung durchgeführt werden konnte.

Abb 9: Blick in das Dükerunterhaupt, PVC-Schlauch zum Transport des abgepumpten Wassers

Abb 10: Inspektionsfahrzeug am Dükeroberhaupt

Das Projekt

Die Eignung der Ejektortechnik zur Vorflutsicherung wird vom IKT - Institut für Unterirdische Infrastruktur durchgeführten Forschungsvorhabens untersucht und bewertet.

In einem ersten Schritt steht die Ermittlung des Zusammenspiels der Parameter

• Wasserdruck am Reinigungsfahrzeug,

• Leistungsfähigkeit des Ejektors,

• Förderhöhen,

• Ejektoren unterschiedlicher Leistungsfähigkeit,

• verschiedene Rohrmaterialien

für die Ejektortechnik im Abwasserbereich im Vordergrund.

In einer zweiten Phase werden In–Situ Untersuchungen an drei Pilotmaßnahmen zur Vorflutsicherung im Abwasserbereich vorgenommen. Dabei wird überprüft, inwieweit die o.g ermittelten Kenngrößen auf die Vorflutsicherung im Abwasserbereich unter Betriebsbedingungen übertragbar sind.

Haben Sie Interesse an dem Projekt? Für Rückfragen steht Ihnen Herr Dipl.-Ing. Christoph Bennerscheidt zur Verfügung.

Dipl.-Ing Christoph Bennerscheidt
IKT – Institut für Unterirdische Infrastruktur
Exterbruch 1, 458886 Gelsenkirchen
Tel.: 0209 17806-25
Fax: 0209 17806-88
Email:  info@ikt.de
Internet: https://www.ikt.de