<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Ableitgitter, insbesondere Kanalgitter für die seitlichen Ablauf- rinnen von Strassen, mit einer Anzahl von in Strömungsrichtung verlaufenden Schlitzen, die durch
Längsrippen getrennt sind, deren beide Enden je über einen Holm verbunden sind.
Das Problem, in einem Gerinne strömende Flüssigkeit aus diesem vor seinem Ende abwärts oder seitlich abzuführen ergibt sich keineswegs selten. So sind z. B. in den auf einer oder zu beiden Seiten von Strassen vorgesehenen Ablaufrinnen in Abständen Einlaufgitter eingebaut, um auf die Strassenfahrbahn gelangtes Wasser in Kanäle abzuführen. Solche, meistens etwa quadrati- schen Gitter werden üblicherweise mit zu der Strömungsrichtung des abzuleitenden Wassers normal verlaufenden Schlitzen in die Ablaufrinnen eingebaut, und dürfen über die Rinnensohle nicht seit- lich vorspringen, deren Breite nur einen kleinen Bruchteil der Strassenbreite ausmacht.
Immer wieder zeigt sich jedoch, dass die Schluckfähigkeit von solchen in auch nur mässig geneigten Rinnen einge- bauten Gittern nicht ausreicht jene Wassermengen zu bewältigen, die sich bei stärkeren Niederschlä- gen ergeben. Ursache der geringen Schluckfähigkeit ist die grosse Strömungsgeschwindigkeit des in der Strassenrinne fliessenden Wassers. Bedauerlich, aber unabänderlich ist es, dass bei "schiessen- dem Abfluss", also dann, wenn für die mittlere Strömungsgeschwindigkeit v die aus der Hydraulik bekannte Ungleichung v > 1 {iJl' (g = Erdbeschleunigung, h = mittlere Abflusshöhe) zutrifft, die Was- serfäden die ihnen aufgeprägte Richtung weitestgehend beibehalten und über die Schlitze der oben ebenen Gitter hinweggleiten, anstatt in die Schlitze einzutreten.
Durch die GB-PS Nr. 20, 338, A. D. 1905 ist ein Ableitgitter mit in der Strömungsrichtung ver- laufenden Schlitzen bekanntgeworden, die durch T-förmige Profilstäbe voneinander getrennt sind, welche Wellenberge und Wellentäler bilden, in welchen sich die Schlitze befinden. Diese Profilstäbe sind an ihren Enden miteinander so verbunden, dass die Wellenberge und die Wellentäler beiderseits frei auslaufen. Dieses Ableitgitter eignet sich nicht für das Abführen schiessenden Wassers.
Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Schluckfähigkeit. Dieses Ziel ist mit einem Ableitgitter des eingangs umrissenen Aufbaues erreichbar, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen der oberen, von der Flüssigkeit überströmten Begrenzungsfläche des eingangsseitig gelegenen Umlenkholmes und der schlitzseitigen Seitenwand des Umlenkholmes eine in diese Flächen übergehende, im wesentlichen konvex-zylindrische Umlenkfläche angeordnet ist, dass die schlitzseitige Seitenwand des ausgangsseitig gelegenen Einfangholmes über wenigstens einen Teil einen Konkavabschnitt aufweist, dass die obere Begrenzungsfläche des Einfangholmes zur Bildung einer Lippe zumindest längs eines den vorzugsweise etwa halbkreisförmigen Schlitzenden zugekehrten,
schmalen Flächenabschnitts krummflächig ausgebildet ist und dieser konvexe Flächenabschnitt in den Konkavabschnitt der Holmseitenwand übergeht und dass die obere Fläche der Längsrippen längs einer schlitznahen Wandzone konvex-zylindrisch gestaltet ist.
Die erreichte und, wie später erörtert ist, sehr wesentliche Verbesserung der Schluckfähigkeit beruht auf der Formgebung der Holme und Längsrippen. Zufolge der Gestaltung des eingangsseitig gelegenen und in der Folge als Umlenkholm bezeichneten Holmes wird zuschiessende Flüssigkeit an den Holmflächen umgelenkt, ohne sich von diesen abzulösen. Denselben Effekt bewirken die Längsrippen und der ausgangsseitig gelegene, im folgenden als Einfangholm bezeichnete Holm und die Längsrippen, soferne diese Ableitgitterteile im Einklang mit der Erfindung ausgebildet sind. Umlenk- und Einfangholm sowie die Längsrippen wirken zusammen, um die Flüssigkeit aus dem Zustand des schiessenden Abflusses kontinuierlich in den Zustand des strömenden Abflusses zu überführen.
Hervorgehoben sei, dass eine Verbesserung der Schluckfähigkeit kaum auftritt, wenn man übliche Einlaufgitter in den Ablaufrinnen mit der Strömungsrichtung parallel orientierten Längsrippen einbaute. Auch dann gleitet das Wasser entlang der Rippenoberfläche mit der Neigung, die Schlitze zu überbrücken und auf die Seitenwand des ausgangsseitig liegenden Holmes auftreffendes Wasser wird zufolge des Stosses verspritzt.
Erfahrungsgemäss ist es von Vorteil, wenn sich die Umlenkfläche über mindestens ein Drittel, vorzugsweise über mindestens die Hälfte der Holmhöhe erstreckt. Sehr empfehlenswert ist es, die obere Begrenzungsfläche des Umlenkholmes sowie dessen Umlenkfläche als Zylinderfläche mit einem Querschnitt, dessen Krümmung in Strömungsrichtung kontinuierlich zunimmt, zu gestalten, vorzugsweise zu einer Zylinderfläche mit etwa lemniskatenförmigem Querschnitt zu verschmelzen, dessen Wendepunkt auf oder nahe der oberen Holmkante liegt. Die kontinuierliche Zunahme der Krümmung
<Desc/Clms Page number 2>
der Umlenkfläche und bei etwa lemniskatenförmigem Querschnitt das auch bezüglich der Krümmung stetige Umlenken der zuschiessenden Flüssigkeit, begünstigt deren Haftenbleiben an der Holmwand und damit das Eintreten in die Schlitze.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Ableitgitters, bei welcher der Einfangholm mit in einem Horizontalabstand von den unteren Enden der Längs- schlitze angeordneten Durchtrittsöffnungen versehen ist, kann auch gelegentlich auftretende Spitzen- mengen abzuleitender Flüssigkeit einwandfrei bewältigen und bedingt keinen in Betracht kommenden
Mehraufwand. Vorteilhaft sind die Durchtrittsöffnungen als Querschlitze ausgebildet, deren eingang- seitig gelegene Begrenzungswände über eine konvexe Zylinderfläche in die obere Holmwand über- gehen und deren ausgangseitig liegende Begrenzungswände wenigstens in Nähe der oberen Holmwand konkav-zylindrisch gestaltet sind.
Diese Formgebung der Durchtrittsöffnungen und der sie im we- sentlichen begrenzenden Wände, schafft für die strömungsfreie Abfuhr der abzuleitenden Flüssig- keit strömungstechnisch günstige Voraussetzungen. Die mit der Erfindung verbundene Steigerung der Schluckfähigkeit tritt verständlicherweise nur dann auf, wenn das Ableitgitter in das Gerinne richtig eingebaut ist, was das Überwachen des Einbauvorganges bedingt.
Diese Notwendigkeit entfällt bei einer Ausführungsform, bei welcher in die Mitte zwischen zwei, der zuströmenden Flüssigkeit wahlweise zukehrbare Aussenholme ein in bezug auf seine Längsmittelebene symmetrischer Querholm angeordnet ist, der aus zwei miteinander einstückigen, je einen Einfangholm bildenden Hälften besteht, bei welcher jeder der beiden Aussenholme als Umlenkholm ausgebildet und bei welcher die Anordnung und Gestaltung der beiden Aussenholme der Längsrippen, Schlitze sowie gegebenenfalls vorgesehener Durchtrittsöffnungen bezüglich dieser Längsmittelebene symmetrisch ist.
Zufolge der symmetrischen Ausbildung braucht nicht darauf geachtet zu werden, welcher der beiden Aussenholme stromaufwärts liegt ; das Einbauen kann unqualifizierten Arbeitskräften übertragen werden. Dabei handelt es sich keineswegs um die blosse Verdopplung eines bloss einen Umlenk-, einen Einfangholm aufweisenden Ableitgitters, vielmehr sind die Längsrippen eines solchen Ableitgitters über einen mittigen Querholm verbunden. Die Anordnung eines Quersteges trägt zur Versteifung der Längsrippen bei, ist deshalb erwünscht, aber nur im Rahmen der Erfindung möglich.
Nur der Aufbau des Quersteges aus zwei miteinander verschmolzenen, spiegelbildlichen Einfangholmen und die Ausbildung der Aussenholme zu Umlenkholmen zieht nach sich, dass die zuschiessende Flüssigkeit bereits im Bereich der eingangseitig liegenden Hälfte des Ableitgitters weit genug gebändigt wird, um zu einem wesentlichen Teil dort abzufliessen, so dass nur mehr der Überschuss durch die andere Hälfte abzuführen bleibt. Bei derartigen Ableitgittern kann der mittlere Querholm in zwei äussere und einen mittleren Steg aufgegliedert sein, wobei zwischen benachbarten Stegen je eine Reihe von Querschlitzen angeordnet ist, die untere Begrenzungsfläche des mittleren Steges tiefer als die unteren Begrenzungsflächen der beiden äusseren Stege liegt und vorzugsweise in Längsrichtung nach unten gewölbt ist.
Diese Ausführung ist aus Gründen der mechanischen Belastbarkeit vorteilhaft und materialsparend. In der Praxis hat es sich als angezeigt erwiesen, die beiden äussersten Längsrippen und bei vorgesehenen Querschlitzen die beiden äussersten der die Querschlitze voneinander abgrenzenden Rippen in einem etwa der Breite der Längsschlitze entsprechenden Abstand von den Holmenden anzuordnen. Ein Hauptanwendungsgebiet für erfindungsgemässe Vorrichtungen sind Ableitgitter mit einem rahmenförmigen Kasten, in den sie eingebaut sind, wobei erfindungsgemäss lediglich die Enden des Umlenkholmes bzw. des Einfangholmes gegen Vorsprünge des Kastens abgestützt sind.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform und den Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. l ein erfindungsgemässes Ableitgitter im Längsschnitt nach Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 in Draufsicht, Fig. 3 bzw. 4 je einen Schnitt nach Linie III-III bzw. IV-IV der Fig. l und Fig. 5 bzw. 6 je ein die Schluckfähigkeit eines erfindungsgemäss gestalteten Ableitgitters illustrierendes Kurvendiagramm.
Das dargestellte Ableitgitter ist in einen Kasten --6-- eingesetzt und besteht aus zwei symmetrisch angeordneten und gestalteten Hälften, von denen nur eine genauer beschrieben zu
EMI2.1
Die aus den Fig. 1 und 2 entnehmbare, wie mit einem Pfeil F angedeutet, eingangseitig gelegene Hälfte weist einen Umlenkholm-l-sowie einen Einfangholm --2-- auf und die beiden Holme sind über eine Anzahl von in gleichen Abständen angeordneten Längsrippen --3-- miteinander verbunden. Auf diese Weise sind zwischen benachbarten Längsrippen Längsschlitze --4-- geschaffen,
<Desc/Clms Page number 3>
die von den einander zugewandten Seitenwänden der Holme bzw. Rippen begrenzt sind.
Wie gezeigt, ist der aus den Holmen und den Längsrippen bestehende Rost in einem rahmenförmigen Kasten-6-eingesetzt, u. zw. sind lediglich die Holmenden gegen Vorsprünge --61- des Kastens abgestützt. Diese Vorsprünge sind an jenen Stellen des Kastens angebracht, an denen sie die strömungstechnischen Eigenschaften des Ableitgitters nicht abträglich beeinflussen und ihr Platzbedarf ist gering. Vorteilhaft, weil die Schluckfähigkeit fördernd, sind die beiden äussersten
EMI3.1
anschliessenden vertikalen ebenen Begrenzungsfläche --13-- und von einer einfach gekrümmten zylindrischen Umlenkfläche --12-- begrenzt, die zwischen den Begrenzungsflächen --11 und 13-verläuft und an diese berührend anschliesst. Sie kann z.
B. kreiszylindrisch gestaltet sein und reicht über ein Drittel der Höhe des Umlenkholmes.
Für die Schluckfähigkeit eines Ableitgitters ist, wie bereits erwähnt, auch die Gestaltung der die Längsschlitze --4-- seitlich begrenzenden Rippenflächen von Bedeutung. Die Längsrippen --3-- (Fig. 3 und 4) sind seitlich über einen Teil ihrer Höhe von zwei in Abwärtsrichtung konvergierenden ebenen Flächen --33-- und an ihrer Oberseite mittig ebenfalls eben begrenzt. Zwischen oberen ebenen Flächen --31-- und den ebenen Flächen --33-- ist je eine konvex-zylindrisch gekrümmte Wandzone --32-- angeordnet, welche in die beiderseits anschliessenden ebenen Flächen - -31, 33-- berührend übergeht.
Ebenfalls, u. zw. von wesentlicher Bedeutung ist die Form des Einfangholmes --2--. An seiner Oberseite ist dieser Holm längs einer Begrenzungsfläche --21-- eben, an seiner den Längsschlitzen - zugewendeten Seite jedoch krummflächig begrenzt. Diese Seitenwand weist einen von unten ausgehenden, ebenen Wandabschnitt --23--, einen an diesen berührend anschliessenden Konkavab- schnitt -22-- sowie einen den letzteren mit der ebenen Begrenzungsfläche --21-- verbindenden krummen Flächenabschnitt --24-- auf, wobei die Begrenzungsfläche --21-- in den Flächenabschnitt - glatt übergeht.
Der Einfangholm -2-- weist demnach eine der zufliessenden Flüssigkeit zugewendete, von dem Flächenabschnitt -24-- und dem Konkavabschnitt --2-- begrenzte Lippe --25-- auf und seine Seitenwand ist hinterschnitten.
Die Wandzone-32-, welche die Längsschlitze --4-- im Bereich ihres oberen Randes begrenzt, bildet Verschneidungen mit den Holmen. Die an der Verbindungsstelle der Längsrippen - mit dem Umlenkholm-l-gegen die Schlitzachse zusammenlaufenden Verschneidungen tragen dazu bei, über den Umlenkholm-l-schiessendes Wasser von der Holmoberseite gegen die Längsschlitze --4-- abzulenken. Es empfiehlt sich daher, die obere Fläche der Längsrippen --3-- über ihre gesamte Breite zu wölben, um die Verschneidungen besser auszuprägen.
Der Einfangholm -2-- ist mit in einem Abstand von den halbkreisförmigen Enden der Längs-
EMI3.2
--4-- angeordneten Durchtrittsöffnungen --5-- versehen,- an, wogegen die gegenüberliegenden Seitenwände --52-- der Durchtrittsöffnungen --5-- konkav gestaltet, d. h. hinterschnitten sind.
Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Ableitgitter zwei Aussenholme, von denen jeder als Umlenkholm-l-gestaltet ist, und einen mittigen Querholm auf, der aus zwei miteinander verschmolzenen, Durchtrittsöffnungen --5-- aufweisenden Einfangholmen besteht. Das gesamte Ableitgitter ist in bezug auf die Längsmittelebene X-X des Querholmes symmetrisch. Der Querholm ist
EMI3.3
gegen die strassenseitige Seitenwand des Kastens --6-- ab.
Der von dem Kasten --6-- begrenzte Einlaufschacht muss keineswegs quadratischen oder rechteckigen, sondern kann auch einen runden oder ovalen Querschnitt aufweisen. In diesem Fall sind die Längsrippen ungleich lang und die beiden Holme, bei Anordnung eines Querholmes die beiden äusseren Holme, sind gekrümmt. Die Gestaltung der Umlenkfläche bzw. der Einfangflächen an den
<Desc/Clms Page number 4>
Holmen ist dann von der Grundrissform des Ableitgitters insoferne bedingt, als z. B. an die Stelle von Zylinderflächen etwa Ringflächen treten.
Ableitgitter werden praktisch immer gegossen und die aus den Fig. l bis 4 entnehmbare Ausführungsform eines solchen Gitters ist den giesstechnische Erfordernissen angepasst. Überdies müssen zum Einbauen in Verkehrswege bestimmte Gitter den aus dem Verkehr entspringenden Belastungen gewachsen sein und in vielen Fällen bestimmten Vorschriften entsprechen. Es dürfte daher angezeigt sein, jene Gesichtspunkte hervorzuheben, deren Beobachtung die jeweils erreichbare, optimale Schluckfähigkeit sichert.
Die Umlenkfläche des Umlenkholmes muss sich über einen bestimmten Bruchteil, vorzugsweise über mindestens ein Drittel, besser über die Hälfte oder mehr der Holmhöhe erstrecken, ihre Krümmung darf also nicht zu gross sein, denn der mit dieser Fläche angestrebte Effekt ist das kontinuierliche und möglichst gleichmässige Umlenken auch zuschiessender Flüssigkeit, so dass der Bereich, in dem der schiessende in den strömenden Zustand übergeht, in den Raum unterhalb der Schlitze bzw. Rippen und Holme zu liegen kommt.
Anzustreben ist ferner ein nicht nur in bezug auf die Tangentialebene, sondern auch hinsichtlich der Krümmung stetiger Übergang zwischen der oberen Fläche des Umlenkholmes und dessen Umlenkfläche, um die Plötzlichkeit des Überführungsvorganges weiter zu mildern. Im Idealfall entfällt jede ebene Begrenzungsfläche der oberen Holmfläche, vielmehr ist diese von einer im Querschnitt lemniskatenförmigen Fläche begrenzt, wobei der Wendepunkt der Lemniskate an der Einlauf- kante -14-- des Holmes --1-- liegt, und diese Fläche erstreckt sich über die gesamte Holmhöhe, so dass die Flächen --11, 12 und 13-- auch geometrisch einheitlich gestaltet und der Überführungsbereich so weit wie möglich abwärts verschoben ist.
Ausdrücklich erwähnt sei jedoch, dass auch bei der dargestellten und beschriebenen Ausbildung des Umlenkholmes, die im Hinblick auf eine bestimmte mechanische Festigkeit des Holmes gewählt ist, ein Ablösen der Flüssigkeit von den Holmflächen vermieden ist. Die Lippe --25-- des Einfangholmes --2-- soll möglichst dünn sein und die konkave Hinterschneidungsfläche --22-- dieses Holmes soll möglichst weit herabreichen. Was über die Umlenkfläche des Umlenkholmes gesagt wurde, gilt auch für die eingangsseitig gelegene Wandung der Durchtrittsöffnung --5-- bzw. deren als gekrümmte Einlaufzone dienende Zylinderfläche - und die gegenüberliegende Querschlitzwand mit ihrer Hinterschneidungsfläche --52-- sollten der schlitzseitigen Seitenwand des Einfangholmes weitestgehend angeglichen sein.
Bei erfindungsgemäss ausgebildeten Ableitgittern tritt keine Brückenbildung auf, d. h. das heranströmende, aber auch das heranschiessende Wasser bewegt sich keineswegs zu einem Grossteil
EMI4.1
verursacht wird und darin gipfelt, dass an diese Rippe auftreffendes Wasser in einem Bogen über die stromabwärts gelegene Gitterhälfte hinwegspringt, statt in die Schlitze einzutreten. Erst die Erfindung schafft die Voraussetzungen, welche die Anordnung eines Querholmes ermöglichen.
Bei im Einklang mit der Erfindung beschaffenen Ableitgittern wird das schiessend zufliessende Medium ablösungsfrei umgelenkt und eingefangen, so dass der Übergang vom Schiessen zum Strömen unterhalb des Gitters erfolgt. Diese Überführung beruht auf dem Zusammenwirken der aus der Gestaltung der Holme und der Rippen entspringenden Effekte, derzufolge der eingangseitig bzw. der ausgangseitig gelegene Holm zu einem Ablenk- bzw. einem Einfangholm wird und die Rippen zu Bremswirkung entfaltenden Bremsrippen werden. Eine gegebenenfalls zu befürchtende Brückenbildung kann mit Hilfe der Durchtrittsöffnungen --5-- sicher unterdrückt werden.
Die aus der Anwendung der Erfindung entspringenden Verbesserungen sind bedeutend, wie das folgende Beispiel zeigt :
In den Fig. 5 und 6 ist das Verhalten eines den Fig. 1 bis 4 entsprechenden, erfindungsgemässen, symmetrischen Ableitgitters dem eines vergleichbaren Quergitters gegenübergestellt. In Fig. 5 sind als Abszissen die Mengen des die Gitter überlaufenden Wassers, der Darüberlauf, und als Ordinaten die den Gittern zulaufende Wassermenge, der Zulauf, aufgetragen. Die Gitter werden in auf Strassenlängsneigungen von 5,10, 15 und 20% eingestellte Zulaufrinnen eingebaut und diesen Neigungen entsprechen die dem erfindungsgemässen bzw. dem bekannten Einlaufgitter zugehörigen Kurven A, B, C, D (volle Linien) bzw. a, b, c, d (strichlierte Linien). Gemessen wurden die Darüberläufe sowie die durch die Gitter abgeführten Wassermengen.
Aus dem Diagramm ergibt sich,
<Desc/Clms Page number 5>
dass die gesamte, für das erfindungsgemässe Ablaufgitter charakteristische Kurvenschar A, B, C, D der Ordinatenachse näher liegt als die andere Kurvenschar a, b, c, d, was auch für sämtliche Paare korrespondierender Kurven A, a bis D, d gilt. Bei unter 15% geneigten Ablaufgittern und einem Zulauf von 15 l/s beträgt der Darüberlauf des erfindungsgemässen Ablaufgitters 1, 25 l/s beim bekannten 6, 25 l/s.
In Fig. 6 sind als Abszissen die Schluckfähigkeiten der beiden Ablaufgitter in % des Zulaufes und als Ordinaten die Zuläufe eingetragen, wobei in Analogie zu Fig. 5 die Kurven mit A'bis 0' bzw. mit a'bis d'bezeichnet sind. Die Schar der Kurven A'bis D'liegt jenseits der Kurvenschar a'bis d', was erst recht für korrespondierende Kurven, z. B. C'und c'zutrifft. Bemerkenswert ist, dass die Verbesserung der Schluckfähigkeit mit steigender Neigung zunimmt.
EMI5.1
EMI5.2
EMI5.3
als ursprünglich zu erwarten war.
Sie ist den an Hand des in den Fig. l bis 4 gezeigten Ablauf- gitters beschriebenen Massnahmen zu verdanken und erweist deren Wirksamkeit, schiessend zufliessen- des Wasser tatsächlich ablösungsfrei umzulenken sowie einzufangen und den Überführungsbereich vom Schiessen zum Strömen von dem Ablaufgitter weg nach unten zu verlegen. Eine Steigerung der Wirksamkeit ist zu erwarten, wenn den oben angeführten Gesichtspunkten genauer entsprochen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ableitgitter, insbesondere Kanalgitter für die seitlichen Ablaufrinnen von Strassen, mit einer Anzahl von in Strömungsrichtung verlaufenden Schlitzen, die durch Längsrippen getrennt sind, deren beide Enden je über einen Holm verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der oberen, von der Flüssigkeit überströmten Begrenzungsfläche (11) des eingangseitig gelegenen Umlenkholmes (1) und der schlitzseitigen Seitenwand des Umlenkholmes (1) eine in diese Flächen übergehende, im wesentlich konvex-zylindrische Umlenkfläche (12) angeordnet ist, dass die schlitzseitige Seitenwand (23) des ausgangseitig gelegenen Einfangholmes (2) über wenigstens einen Teil einen Konkavabschnitt (22) aufweist, dass die obere Begrenzungsfläche (21) des Einfangholmes (2) zur Bildung einer Lippe (25)
zumindest längs eines den vorzugsweise etwa halbkreisförmigen Schlitzenden zugekehrten schmalen Flächenabschnitts (24) krummflächig ausgebildet ist und dieser konvexe Flächenabschnitt (24) in den Konkavabschnitt (22) der Holmseitenwand übergeht und dass die obere Fläche (31) der Längsrippen (3) längs einer schlitznahen Wandzone (32) konvex-zylindrisch gestaltet ist.