DE974661C - Duesenfilterboden fuer Trink- und Brauchwasserfiltration - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 16. MÄRZ 1961

W 3710 IVc j 12 d

Die Filterung von Trink- und Brauchwasser erfolgt vielfach in rechteckigen Becken von bis zu etwa 3 m Breite und verschiedener, teilweise zehnfacher Länge. Diese Becken werden bis zu einer bestimmten Höhe, die sich nach der während eines zusammenhängenden Vorganges zu filternden Wassermenge bemißt, mit Filtermasse und Wasser gefüllt. Den unteren Abschluß des Filterbeckens bildet der sogenannte Filterboden, der aus Metall, Beton, Kunststein oder sonstigen keramischen Baustoffen besteht und in dem Filterdüsen verteilt angeordnet sind. Besonders vorteilhaft verhalten sich Düsen, die an senkrechte Tauchrohre angeschlossen sind. Die Tauchrohre münden in den unmittelbar unter dem Filter- oder Tragboden befindlichen Raum ein und besitzen Schlitze, Löcher oder ähnliche Durchbrechungen.

Das Hindurchfiltern des Wassers dauert jeweils eine bestimmte Zeit. Anschließend werden die dabei von der Filtermasse zurückgehaltenen Stoffe wieder herausgespült, indem mit Hilfe von Druckluft, die unter den Filterboden geleitet wird, ein Druckluftwassergemisch von unten her durch die Düsen bzw. die an den Düsen befindlichen Tauchrohre hindurchgedrückt wird. Nach der auf diese Weise durchgeführten Reinigung der Filtermasse kann wieder Wasser gefiltert werden.

Filterböden dieser Art müssen zunächst vollkommen dicht sein, damit nicht an irgendwelchen Stellen ungefiltertes Wasser übertritt. Ganz besonders muß hierbei die Verbindungsfläche zwischen Beton und Buchsen beachtet werden, an der die Haftung vor allem bei den vorzugsweise verwendeten Porzellanbuchsen sehr gering ist und bereits bei ganz

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geringen Verformungen und Bewegungen gelöst wird, was häufig zu Undichtigkeiten führt. Außerdem dürfen sie sich nur in geringen Grenzen durchbiegen, weil die Rückspülung mehr oder weniger beeinträchtigt wird, wenn der Boden nicht genügend eben ist. Ferner müssen die Filterböden gegen aggressive Wässer korrosionsbeständig sein, d. h., es darf möglichst kein Eisen bei der Befestigung der Filterböden verwendet werden. Um diesen Forderungen bei der Herstellung von Filterböden aus Beton, Kunststein oder ähnlichen keramischen Baustoffen zu genügen, hat man bisher Konstruktionen benutzt, die ein verhältnismäßig großes Gewicht besaßen und sehr viel Aufwand und besondere Zuverlässigkeit bei der Montage erforderten, wodurch gleichzeitig ihre Kosten entsprechend hoch waren. Die zu diesem Zweck benutzten Platten müssen nämlich so stark bemessen werden, daß sie die zuweilen recht erheblichen Belastungen ohne unzulässig hohe Biegungsbeanspruchungen oder Verformung aufnehmen können, weil sonst die Gefahr von Rißbildungen und infolgedessen von Undichtigkeiten besteht. Für die Auflage und Abstützung der Platten mußten bisher in verhältnismäßig a5 kurzen Abständen Unterzüge in die Filterkammern eingebaut werden, welche die Zugänglichkeit unter den Filterböden einengten und die Baukosten für die Filterkammern wesentlich erhöhten. Ferner bereiten die Verlegung der Platten und der Einbau auf die zu ihrer Abstützung notwendigen Unterzüge gewisse Schwierigkeiten, da die einzelnen Platten mit den Unterzügen fest verbunden werden müssen. Die Verankerung ist den Angriffen von aggressiven Wässern ausgesetzt. Zudem muß die Breite dieser Unterzüge aus statischen Gründen gewöhnlich so groß sein, daß an diesen Stellen der gegenseitige Abstand von zwei benachbarten Düsenreihen größer gehalten werden muß als es im übrigen Bereich der Platten zweckmäßig ist; das hat dann einen ungleichmäßigen Filter- und Rückspülvorgang zur Folge. Besonders schwierig und aufwendig ist dabei die ausreichend zugfeste Verbindung zwischen Platten und Unterzügen gegen den beim Spülen von unten wirkenden Druck. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Mangel der bisher bekannten Filterböden aus Beton, Kunststein oder ähnlichen keramischen Baustoffen zu beseitigen. Zur Lösung dieser Aufgabe macht sich die Erfindung die bei der Verwendung des Baustoffes Beton an sich bekannte und bewährte Maßnahme einer künstlichen Druckvorspannung der betreffenden Bauteile zunutze, durch welche insbesondere einer in diesem Zusammenhang unerwünschten Biege- oder Zugspannung des Betons im Gebrauch oder Betrieb entgegengewirkt wird. Die Spannbreite der Betonbalken läßt sich auf die gesamte Filterbreite ausführen, so daß keinerlei Unterstützung erforderlich ist.

Davon ausgehend besteht die Erfindung darin, daß ein solcher Filterboden über das ganze Filterbecken frei hinwegreichenden, nur an den gegenüberliegenden Wänden desselben abgestützten, dicht nebeneinander angeordneten Balken aus vorgespanntem Beton von einfachem oder mehrfachem T-Querschnitt besteht, in deren waagerechtem Teil zu beiden Seiten des lotrechten Steges bzw. der lotrechten Stege in gleichmäßiger Verteilung Filterdüsen eingesetzt sind. Der Abstand der die Düsen aufnehmenden Durchbrechungen innerhalb der Reihen ist zweckmäßig gleich groß wie ihr Reihenabstand oder halb so groß wie die Kopfteile eines Balkens. Dadurch ist eine vollkommen gleichmäßige Verteilung aller Düsen über den ganzen Filterboden möglich. Die einzelnen Balken sind an den Längsseiten ihrer Platte so ausgebildet, etwa wechselseitig mit Feder und Nut oder zwei Nuten, daß durch den gegenseitigen Eingriff oder durch entsprechenden Verguß ihre genaue Lage zueinander im Sinne eines vollkommen ebenen Filterbodens gewährleistet ist. Ein Zwischenlegen besonderer Dichtungsleisten läßt sich an diesen Stellen bei Bedarf vorsehen. Über den Balkenköpfen werden Konsolensteine oder eine Konsolenleiste nach dem Verlegen angebracht, wodurch Druckkräfte von unten in die Längswände geleitet werden. Durch diese Gestaltung der Tragelemente entfällt die bei Verwendung von Platten und Unterzügen oder Stützen notwendige zugfeste Verbindung mittels Ankerschrauben.

Es sind Filterböden bekannt, die aus gelochten, nebeneinanderliegenden armierten Betonplatten bestehen. Bei diesen bekannten Böden ruhen diese gelochten Platten auf waagerechten Luftzuführungsrohren, die ihrerseits durch Zementträger gestützt sind. Gerade das Abstützen der Filterböden auf einer größeren Anzahl von Trägern ist das charakteristische Merkmal auch anderer bekannter Filter, für die Beton als Baustoff verwendet wird. An sich sind auch schon Filterböden bekannt, die aus gummierten T-förmigen Trägern gebildet sind, jedoch handelt es sich hier um düsenlose Böden, bei denen zwischen den Kopfstücken der Träger Schlitze vorgesehen sind.

Es sind auch Betonkörper, insbesondere Träger oder Platten aus vorgespanntem Beton bekannt, die neben- oder hintereinanderliegend angeordnet werden können. Vom bautechnischen Standpunkt erscheint es ohne weiteres gegeben, vorgespannte Be tonkörper dort anzuwenden, wo besondere Beanspruchungen gegeben sind. Jedoch erfordert die Betriebsweise und der Aufbau eines Filters, insbesondere eines Großraumfilters, besondere Voraussetzungen für den Aufbau des Filterbodens in mechanischer und chemischer Hinsicht, nämlich eine absolute Planparallelität eines Filterbodens. Es war daher nicht ohne weiteres vorauszusehen, daß die bekannte Vorspannung sich in dieser Hinsicht nicht nur nicht nachteilig, sondern sogar vorteilhaft auswirken würde und es auch gestattet, die Filterbodenkonstruktion wesentlich zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß kann der Gesamtfilterboden beliebig lang sein, da die Zahl der nebeneinander anzuordnenden Balken praktisch nicht beschränkt ist. Gegebenenfalls kann auch eine Verwendung

von breiteren Balken mit mehreren Stegen in Betracht kommen; dabei sind jedoch im übrigen alle Verhältnisse bezüglich der Düsenabstände usw. die gleichen. Es ist dann also nichts anderes, als wenn zwei oder mehrere einstegige Balken zu einem einzigen Körper vereint sind.

Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch sie erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der ίο Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes. Es zeigt

Fig. ι im Querschnitt einen T-förmigen Betonbalken als Bestandteil eines im Sinne der Erfindung ausgebildeten Filterbodens, Fig. 2 im Querschnitt eine andere, gleichsam aus zwei nebeneinanderliegenden T-Profilen bestehende Ausführung eines solchen Betonbalkens,

Fig. 3 einen Längsschnitt des waagerechten Seitenteiles eines Betonbalkens nach Fig. 1 und Fig. 4 in Draufsicht die Gesamtanordnung des aus mehreren nebeneinanderliegenden Betonbalken nach Fig. 1 bestehenden Filterbodens.

Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Filterboden setzt sich aus auf Druck vorgespannten Betonbalken mit einem einfachen oder mehrfachen T-Querschnitt 1 bzw. 2 zusammen. Die Vorspannung erfolgt in an sich bekannter Weise und richtet sich nach der Stützweise und der Größe der zulässigen Durchbiegung. In der Regel wird man die entsprechenden Vorspannkräfte in die geraden oder dem Momentenverlauf entsprechend gekrümmten Bewehrungseisen nach dem Erhärten des Betons eintragen und die während der Betonierung zur Verhinderung einer Haftung zwischen Beton und Eisen verbleibenden Hohlräume zur Erzielung einer Verbundwirkung mit Zementmilch auspressen, oder man wendet die nachträgliche Vorspannung ohne Verbund an, indem die Vorspanneisen vor dem Einbetonieren einen Bitumenanstrich od. dgl. erhalten. Man kann sich aber auch der bekannten anderen Verfahren bedienen, bei denen die Bewehrung vor der Betonierung gegen die Schalung oder in einem besonderen Spannbrett vorgespannt und die Vorspannkräfte nach dem Erhärten des Betons +5 auf diesen übergeleitet werden. Zu beiden Seiten der bzw. jedes vergleichsweise schmalen und hohen senkrechten Steges eines solchen Balkens sind Buchsen 3 einbetoniert, welche je eine (nicht dargestellte) Düse enthalten. An diesen Düsen können sich, wie eingangs ausgeführt, die an sich bekannten Tauchrohre anschließen, die am unteren Ende Längsschlitze, Lochungen oder Durchbrechungen geeigneter Art aufweisen und in den Preßluftraum hineinragen. Die Filterbuchsen bilden auf jeder Stegseite eine Reihe in Längsrichtung des Balkens, wobei ihr Mittenabstand innerhalb der Reihen und zwischen den Reihen vorzugsweise gleich groß ist. Dieses Maß ist b/2, wenn einmal die ganze Breite eines einfachen T-Balkens 1 am Kopf mit b und diejenige eines doppelten T-Balkens 2 mit 2 b bezeichnet wird. Der Mittenabstand b/2 ist auch zwischen den einander zugekehrten Reihen benachbarter, dicht nebeneinander verlegter Balken (Fig. 4) wie zwischen den innerhalb zweier Stege desselben Balkens (Fig. 2) vorhanden. Somit sind alle Filterbüchsen über den ganzen zusammengesetzten Boden ganz gleichmäßig verteilt.

Eine Abdichtung zwischen benachbarten Balken erfolgt entweder durch einen gegenseitigen Eingriff ihrer in dafür geeigneter Weise ausgebildeten und vermörtelten Plattenlängsseiten oder aber durch besondere Dichtungsleisten. Die Breite der einzelnen Balken ist möglichst mit der Breite des ganzen Filterbeckens so abzustimmen, daß letztere genau irgendein Mehrfaches einer Balkenbreite beträgt. An den anderen beiden einander gegenüberliegenden Wänden des Filterbeckens befinden sich Auflageflächen 4 für die bis zur Unterkante der Längsstege herabgezogenen Balkenenden. Bei einem Druck von unten, wie er beim Rückspülen auftritt, werden die Auflagekräfte über die Konsolensteine oder -leisten 5 oder 6, die nach dem Verlegen der Balken angebracht werden, in die Wand eingeleitet. Die Balkenstege erhalten unmittelbar unter der Platte Durchbrechungen 7, damit unter dem Filterboden bei der Rückspülung ein zusammenhängender Druckluftraum entstehen kann.

Die mit einer derartigen Bauart erreichten Vorteile bestehen zunächst darin, daß jegliche Unterstützung für die Filterböden wegfällt. Ferner wird der Einbau der Filterböden wesentlich vereinfacht, da die bisher übliche Verankerung mittels Ankerschrauben wegfällt und somit eine unbedingte Korrosionsbeständigkeit des gesamten Filterbodens gewährleistet wird. Beachtlich ist ferner, daß das genaue Ausrichten der Filterbalken wesentlich erleichtert wird, da die Balken nur eine vergleichsweise kleine Auflagefläche an den beiden Enden haben und eine wesentliche Gewichtsersparnis gegenüber den bisher üblichen Bauarten erzielt wird, da die Stärke der den eigentlichen Boden bildenden Balkenplatten lediglich nach den in ihrer Querrichtung auftretenden Biegungsmomenten bzw. nach der Größe der Buchsen bemessen zu werden braucht, während die Momente in der Längsrichtung der Balken im wesentlichen von den sehr widerstandsfähigen Stegen aufgenommen werden. Schließlich hat die Verwendung von vorgespannten Betonbalken den Vorteil, daß Undichtigkeiten und Rißbildungen an irgendeiner Stelle des Filterbodens nicht auftreten, was besonders wichtig ist und hierdurch erst die Anwendung der Betonbauweise betriebssicher macht. Der Raum unter dem Filterboden wird nicht mehr eingeengt, da die Unterzüge fehlen. Durch die gleichmäßige Verteilung der Düsen wird eine bessere und gleichmäßigere Filterwäsche gewährleistet.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Düsenfilterboden für Trink- und Brauchwasserfiltration aus parallel nebeneinander angeordneten, durchlochten und mit Bewehrungen versehenen Betonplatten, gekennzeichnet durch über das ganze Filterbecken frei hinwegreichende, nur an den gegenüberliegenden Wan-

   den desselben abgestützte, dicht nebeneinander liegende Balken aus vorgespanntem Beton von einfachem oder mehrfachem T-Querschnitt, in deren waagerechtem Teil zu beiden Seiten des lotrechten Steges bzw. der lotrechten Stege in gleichmäßiger Verteilung Filterdüsen eingesetzt sind.
2. 2. Filter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der die Düsen aufnehmenden Durchbrechungen innerhalb der Reihen gleich groß sind wie ihr Reihenabstand.
3. 3. Filter nach Abstand 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenabstand der Durchbrechungen halb so groß ist wie die Kopfbreite (b) eines Balkens.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 565 663, 622 746,

   639^O2S. 7" 506, 744 483;

   österreichische Patentschrift Nr. 48 331;

   Meyer, Langbein und Möhle, »Trinkwasser und Abwasser in Stichworten«, 1949, S. 136; Bamag-Prospekt 108 vom April 1950.

   In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 848488.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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