CH667122A5 - Drossel, insbesondere fuer abwasser. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Drossel zur Verminderung des Durchflusses von Flüssigkeit, insbesondere von verschmutzten Abwässern, mit einer flachen senkrecht angeordneten, im Querschnitt runden Wirbelkammer mit einem im Bereich ihrer Unterseite etwa tangentialen Flüssigkeitseinlass und einem etwa mittig in der seitlichen Kammerwand angeordneten seitlichen Flüssigkeitsabfluss.

Drosseln dieser Art werden beispielsweise in der allgemeinen Verfahrenstechnik bei der gedrosselten Entleerung von Behältern angewendet, die mit schwierig zu handhabenden Flüssigkeiten gefüllt sind.

Eine Abwasserdrossel der eingangs genannten Art ist bereits bekannt (Prospekt: Hydro-Brake Liquid Flow Controls). Diese bekannte Abwasserdrossel weist eine Wirbelkammer mit einem flachzylindrischen Gehäuse auf, das im Querschnitt etwa die Form einer logarithmischen Spirale aufweist. Im Bereich der Unterseite ist in der zylindrischen Aussenwand eine im Querschnitt rechteckige Öffnung angeordnet, durch die Flüssigkeit in das Innere der Wirbelkammer eintreten kann. Die Aussenwand der Wirbelkammer verläuft unmittelbar hinter der Einlassöffnung horizontal.

Eine vertikal aufgestellte Wirbelkammer für den Ablauf aus Gullies ist ebenfalls bekannt (DE-OS 2215 565). Hierbei handelt es sich um eine Kombination aus einem intermittierend arbeitenden Flüssigkeitsheber mit einer nachgeschalteten Wirbeldrossel, aus der der Ablauf seitlich herausführt und dann nach unten zeigt. Die Wirbelkammer enthält einen nach innen gerichteten Vorsprung als Luftstabilisator, der die in der Wirbelkammer enthaltene Luft anfänglich teilweise festhalten soll. Dadurch ergibt sich eine Abflusskurve mit einer stark ausgeprägten Hysterese.

Ebenfalls bekannt ist eine flache, horizontal oder leicht schräg liegende Wirbelkammer (DE-PS 2 643 029). Diese Abwasserdrossel ist nur für die trockene Aufstellung in einem separaten Schacht hinter einem Regenbecken und nicht in einem Regenbecken geeignet. Die Drossel weist eine zentrische Belüftung auf. Die Wirbelkammer ist normalerweise zylindrisch, ihr Aussenmantel kann jedoch auch bogenförmig ausgebaucht sein.

Weiterhin bekannt ist eine Wirbelkammereinrichtung mit einer trichterförmigen Wirbelkammer, bei der die Konusachse ebenfalls horizontal verlaufen kann. Auch diese Vorrichtung ist zur trockenen Aufstellung gedacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abwasserdrossel im Hinblick auf einen verbesserten Wirkungsgrad weiterzuentwickeln.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass der Einlass von einem Rohrstutzen gebildet ist, der mit der Waagrechten einen Winkel zwischen 15 und 45° bildet. Ein derart angeordneter Rohrstutzen führt zu einer besser geführten Flüssigkeitsströmung in der Wirbelkammer und daher zu einem höheren Wirkungsgrad d.h. zu einer starken Verminderung des Durchflusses der Flüssigkeit bei unverändert grossen Einlass- und Auslassöffnungen. Gleichzeitig wird durch die von der Erfindung vorgeschlagene Abwasserdrossel die Störanfälligkeit gegenüber Festkörpern verbessert. Aufgrund des schrägen Rohrstutzens ist die Eingangsöffnung beidseitig von nach unten abfallenden Flächen begrenzt, so dass Gegenstände aus der Wirbelkammer wieder herausgelangen können. Mit Vorteil kann der Winkel etwa 30° betragen.

In Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Querschnitt der Kammer im wesentlichen kreisrund ist. Es hat sich herausgestellt, dass der kreisrunde Querschnitt gegenüber dem Querschnitt einer angenäherten logarithmischen Spirale einen verbesserten Wirkungsgrad erzeugt.

Die Erfindung schlägt vor, dass der Rohrstutzen an seiner der Wirbelkammer zugewandten Seite eine den Querschnitt in Strömungsrichtung allmählich vermindernde einseitige Einschnürung aufweist, die nach Art eines Spoilers oder einer Rampe wirkt. Auch dies führt zu einer verbesserten Flüssigkeitsführung in der Wirbelkammer und damit zu einer stärkeren Verminderung des Durchflusses durch die Anordnung.

Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass der Stutzen kurz ausgebildet ist und die Kanten seines freien Endes in einer senkrecht verlaufenden Ebene liegen. Damit wird der Stutzen also schräg abgeschnitten ausgebildet, so dass die Einlassöffnung scheinbar vergrössert ist. Der Stutzen kann dabei so kurz ausgebildet sein, dass er an seiner kürzesten Seite nur noch etwas über den kreisförmigen Aussenumfang des Wirbelkammergehäuses vorsteht.

In Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Aussenmantel der Kammer im Längsschnitt nach aussen bogenförmig ausgebaucht ist. Dies führt zu einer verbesserten mechanischen Stabilität der Wirbelkammer und ebenfalls zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades.

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Eine besonders günstige Form der Wirbelkammer ist dann gegeben, wenn, wie die Erfindung ebenfalls vorschlägt, der Aussenmantel der Kammer die Form zweier spiegelbildlich angeordneter zusammengesetzter gewölbter Halbschalen aufweist.

Die Erfindung sieht vor, dass die Wirbelkammer im Bereich ihrer höchsten Stelle ein Lüftungsloch aufweisen kann, das vorzugsweise gegenüber der höchsten Stelle in einer der Einströmrichtung der Flüssigkeit entgegengesetzten Richtung etwas versetzt angeordnet ist. Dies bedeutet, dass es in Richtung der Wirbelströmung, die an der Oberseite entgegengesetzt zur Einlassströmung verläuft, versetzt ist. Durch dieses Lüftungsloch wird beim Ansteigen des Wassers das Ausströmen der in der Kammer enthaltenen Luft ermöglicht, so dass ein Hysterese-Effekt vermieden wird. Dies führt zu genauen reproduzierbaren Verhältnissen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Abwasserdrossel nach der Erfindung;

Fig. 2 die gleiche Ansicht bei einem mittleren Wasserstand;

Fig. 3 die gleiche Ansicht bei überfluteter Abwasserdrossel;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Wirbelkammer der Abwasserdrossel nach Fig. 1 bis 3 ;

Fig. 5 eine Aufsicht auf die Abwasserdrossel von oben;

Fig. 6 einen der Fig. 4 entsprechenden Schnitt durch eine andere Ausführungsform;

Fig. 7 die Anordnung einer erfindungsgemässen Abwasserdrossel in einem Schacht.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Wirbelkammer 11 nach der Erfindung, die gewölbt ausgebildet ist und aus zwei spiegelsymmetrischen Hälften zusammengesetzt ist. Die Symmetrieebene ist durch die Linie 12 angedeutet. An ihrer in Fig. 1 rechten hinteren Flachseite enthält die Wirbelkammer 13 einen etwa mittig angeordneten seitlich herausführenden Wasserauslass 13 in Form eines Rohres.

Die Wirbelkammer 11 ist im Prinzip zur Längsmittelachse des Wasserauslasses 13 rotationssymmetrisch ausgebildet.

In die Wirbelkammer mündet tangential ein Rohrstutzen 14 ein, der den Wassereinlass bildet. Dieser Rohrstutzen verläuft tangential zur Aussenseite der Wirbelkammer 11 und ist gegenüber einer waagrechten Linie um einen Winkel von 30° geneigt. Der Rohrstutzen 14 ist schräg abgeschnitten, so dass die Kante 15 des freien Endes des Rohrstutzens 14 in einer senkrechten Ebene liegt und etwa die Form einer Ellipse aufweist. Der Rohrstutzen 14 ist sehr kurz ausgebildet, so dass er an seiner Oberseite 16, an der er am kürzesten ist, praktisch nur unbedeutend über die Oberfläche der Wirbelkammer 11 vorsteht. Durch diese Anordnung des Rohrstutzens 14 wird der Zulaufstrom an die Aussenseite des Wirbelkammerinneren gelenkt, was eine Vergrösserung des Anfangsradius der Wirbelströmung und damit eine Verbesserung des Fliesswiderstandes bewirkt.

An der Oberseite der Wirbelkammer 11 enthält diese ein Lüftungsloch 17, das in der durch die Linie 12 angedeuteten Symmetrieebene liegt und leicht gegenüber der höchsten Stelle der Wirbelkammer 11 versetzt ist. Diese Öffnung 17 erlaubt das Entweichen und Nachströmen von Luft. Dies gibt dem Gerät eine hysteresefreie, reproduzierbare und stationäre Abflusscharakteristik.

In der Mitte der Seitenwand der Wirbelkammer 11

befindet sich der Wasserauslass 13. Dieser Auslass dient dem Anschluss an die weiterführende Rohrleitung. Die Verbindung zur weiterführenden Rohrleitung kann z.B. durch Einstecken und Abdichten mit Hilfe eines Ohrringes erfolgen. Der Wasserauslass 13 kann, bündig mit der seitlichen Kammerwand, eine austauschbare Ausgangsblende 22 aufweisen, mit der sich der Fliesswiderstand der Drossel stufenlos verstellen lässt.

Die Wirbelkammer 11 enthält an ihrer äusseren Oberfläche eine gürtelartige Markierung 18, die von der Seite her gesehen als horizontal verlaufende Linie ausgebildet ist. Mit Hilfe dieser Markierung lässt sich die Abwasserdrossel in der korrekten Stellung montieren und die Kontrolle der exakten Positionierung der Abwasserdrossel wird erleichtert.

Die von der Erfindung vorgeschlagene Abwasserdrossel wird in einem Schacht montiert, der normalerweise teilweise mit Wasser gefüllt ist. Das Wasser strömt durch den Stutzen 14 in das Innere der Wirbelkammer 11 und von dort aus durch den Auslass 13 in eine weiterführende Leitung. Da der Wasserauslass 13 höher liegt als der Rohrstutzen 14, ist die Drossel stets knapp zur Hälfte ins Wasser eingetaucht. Sie wirkt so gleichzeitig als Geruchsverschluss, als Schwimmstoff- und Ölsperre.

Fig. 2 zeigt die Abwasserdrossel bei einem mittleren Wasserstand, der schematisch bei 19 angedeutet ist. Der äussere Wasserstand 19 liegt bei dem dargestellten Beispiel in der Höhe der Markierung 18. Die Wirbelkammer 11 ist teilgefüllt. Das Wasser strömt, wie durch die Pfeile 21 angedeutet, senkrecht zu der durch die Kante 15 des Rohrstutzens 14 gebildete Fläche ins Innere der Wirbelkammer 11, in der sich ein nichtrotationssymmetrischer Wasserkörper 20 einstellt. Trotz des tangentialen Eingangsimpulses der Wasserströmung findet keine Rotation des Wassers statt. Das Wasser strömt aus der Wirbelkammer 11 durch den Wasserauslass 13 in eine weiterführende Rohrleitung. Das Wasser steht innerhalb der Wirbelkammer 11 nicht ganz so hoch, wie ausserhalb.

Steigt das Wasser innerhalb der Wirbelkammer 11 weiter an, so kann die Luft aus dem eingeschlossenen Inneren durch das Lüftungsloch 17 entweichen. Bei höherem Wasserstand stellt sich die in Fig. 3 dargestellte Lage ein, bei der die Wirbelkammer 11 vollständig überflutet ist, die Wasserhöhe ist ebenfalls mit 19 angedeutet. Das Innere der Wirbelkammer

11 ist vollständig frei von Luft und es stellt sich eine kräftige und stabile Wirbelströmung ein. Da in diesen überstauten Zustand ein geringes Druckgefälle vom Aussenwasser zur Wirbelkammer hinein entsteht, wird das Lüftungsloch 17 leicht von aussen nach innen von Wasser durchströmt. Falls es dabei zu einer Verstopfung dieses Loches kommt, wird diese spätestens beim nächsten Anstau von der nach aussen drückenden Luft wieder ausgeblasen.

Die Ausgangsblende 22 ist so angeordnet, dass sie auch nachträglich ausgewechselt werden kann.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die Wirbelkammer 11 der Anordnung nach Fig. 1 bis 3. Der Querschnitt ist durch die Symmetrieebene gelegt, die in Fig. 1 bis 3 durch die Linie

12 angedeutet ist. Der Aussenumfang 23 des Querschnittes der Fig. 4 ist kreisförmig, mit Ausnahme des Rohrstutzens 14. Der Wasserauslass 13, der ebenfalls kreisrund ist, ist konzentrisch zum Aussenumfang 23 angeordnet.

Die Unterkante 24 des den wassereinlassbildenden Rohrstutzens 14 verläuft unter einem Winkel von etwa 30° gegenüber der Horizontalen. Der Rohrstutzen 14 ist an seinem freien Ende 25 schräg abgeschnitten, wobei die Schnittebene senkrecht verläuft. Die Wasserströmung tritt etwa senkrecht zu der Ebene des freien Endes 25 des Einlassstutzens 14 ein und wird damit gegen die Innenseite des Aus-

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senumfanges 23 der Wirbelkammer 11 geleitet. Der Rohrstutzen 14 ist so kurz, dass er an seiner Oberseite 16, an der er am kürzesten ist, praktisch unmittelbar neben dem kreisförmigen Aussenumfang 23 der Wirbelkammer 11 aufhört.

Die Lüftungsöffnung 17 ist in dergleichen Richtung gegenüber der höchsten Stelle der Wirbelkammer 11 versetzt, in der die Flüssigkeitsströmung an dieser Stelle strömt. Da die Flüssigkeitsströmung an der Unterseite in Fig. 4 nach rechts gerichtet ist, ist sie auf der Oberseite nach links gerichtet, so dass also die Lüftungsöffnung 17 in Fig. 4 nach links über der höchsten Stelle versetzt ist.

Fig. 5 zeigt nun eine Aufsicht auf die Anordnung in Fig. 4 von oben, aus der die flache Form der Wirbelkammer 11 zu sehen ist. Die in Fig. 1 bereits angesprochene Linie 12, die die Symmetrieebene der Wirbelkammer 11 darstellt, ist gleichzeitig die Verbindungsstelle der beiden symmetrisch ausgebildeten Hälften der Wirbelkammer 11. Das Lüftungsloch 17 liegt auf dieser Linie 12. Die Form der beiden Hälften der Wirbelkammer 11 ist so gewählt, dass sie einen mittleren Bereich 26 mit kleinerer Krümmung aufweisen. Zum Randbereich 27 hin wird die Krümmung dann grösser bzw. der Radius kleiner. An der Verbindungsstelle gehen die beiden Halbschalen glatt ineinander über.

Diese gewölbte Form der Wirbelkammer 11 hat den Vorteil, dass sie sehr stabil ist. Die Wandstärken bei stählernen Drosselgehäusen lassen sich gegenüber den bisher bekannten zylindrischen Wirbelkammern wesentlich vérringern. Auch Kunststoffe wie tiefgezogenes Polyäthylen oder PVC oder auch glasfaserverstärktes Polyester können nun trotz ihrer geringeren Festigkeit und ihrer grossen Elastizität nun eingesetzt werden.

Die von der Erfindung vorgeschlagene Abwasserdrossel weist eine gut ausgerundete Wirbelkammer auf, die wegen fehlender toter Ecken und der vergleichsweise kleineren Oberfläche des Gehäuseinneren strömungsgünstiger ist. Dadurch werden schädliche Reibungseinflüsse verkleinert. Die schräg abgeschnittene Zulaufdüse ist sehr wirksam. Das

Wasser tritt senkrecht zum schrägen Rohranschnitt in den kurzen Rohrstutzen 14 ein und wird dadurch nach aussen gelenkt, ohne dass eine Querschnittseinschnürung notwendig wird. Dies führt zu einer Vergrösserung des Anfangs-5 radius der Wirbelströmung und damit zu einer Verbesserung des Fliesswiderstandes. Die strömungsgünstige Form der Wirbelkammer und der Übergang von der Zulaufdüse in die Wirbelkammer sowie das günstige Verhältnis von Innenwandfläche zu Wasservolumen geben dieser Drossel einen io grossen Fliesswiderstand. Durch den schrägen Anschnitt der Zulaufdüse wird das Verstopfungsrisiko verkleinert. Die Drossel weist eine definierte und reproduzierbare Abflusskurve ohne nennenswerte Hysterese auf.

Fig. 6 zeigt eine teilweise abgeänderte Ausführungsform, ls bei der der Flüssigkeitseinlass durch einen etwas längeren Rohrstutzen 28 gebildet ist. Der Rohrstutzen 28 verläuft wiederum unter einem Winkel von etwa 30° gegenüber der Horizontalen. Auf seiner der Wirbelkammer 11 zugewandten Seite 29 enthält er eine Einschnürung 30. Diese ist derart 20 angeordnet und ausgebildet, dass sie in Strömungsrichtung gesehen eine allmähliche Verringerung des Innenquerschitts des Rohrstutzens 28 bildet, so dass sie wie ein Spoiler wirkt. Die Strömung wird dadurch verstärkt in Richtung auf die Aussenwand der Wirbelkammer 11 gelenkt.

25 Fig. 7 zeigt die Anordnung der Abwasserdrossel nach der Erfindung. In einen Schacht 31, beispielsweise aus Beton, mündet von der Seite her ein Abwasserrohr 32. Tiefer als das Abwasserrohr 32 ist in dem Schacht 31 eine wegführende Leitung 33 angeordnet, auf die von der Innenseite des Schachtes 30 31 her die Abwasserdrossel mit ihrer Wirbelkammer 11 aufgesetzt ist. Der Schacht 31 ist normalerweise bis etwa zur Mitte der Leitung 33 ständig mit Wasser gefüllt, wobei sich auf dem Boden Schlamm absetzen kann. Mit Hilfe der Markierung 18 lässt sich die exakte Ausrichtung der Wirbel-35 kammer 11 überprüfen. Die Abwasserdrossel mit der Wirbelkammer 11 kontrolliert den Auslauf des Wassers aus diesem Schacht durch die Leitung 33.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

667 122 PATENTANSPRÜCHE

1. Drossel zur Verminderung des Durchflusses von Flüssigkeit, insbesondere von verschmutzten Abwässern, mit einer flachen senkrecht angeordneten, im Querschnitt runden Wirbelkammer (11), mit einem Flüssigkeitseinlass im Bereich der Unterseite der Kammer (11) und einem etwa mittig in der seitlichen Kammerwand angeordneten seitlichen Flüssigkeitsabfluss (13), dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass von einem tangential verlaufenden Rohrstutzen

( 14, 28) gebildet ist, der mit der Waagrechten einen Winkel zwischen 15 und 45° bildet.

2. Drossel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel etwa 30° beträgt.

3. Drossel nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Kammer (11) im wesentlichen kreisrund ist (Fig. 4 und 6).

4. Drossel nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrstutzen (28) an seiner der Wirbelkammer (11) zugewandten Seite (29)

eine den Querschnitt in Strömungsrichtung allmählich vermindernde einseitige Einschnürung (30) aufweist.

5. Drossel nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (14) kurz ausgebildet ist und die Kanten (15) seines freien Endes (25) in einer senkrecht verlaufenden Ebene liegen.

6. Drossel nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenmantel der Kammer ( 11 ) in Längsschnitt nach aussen bogenförmig ausgebaucht ist (Fig. 5).

7. Drossel nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenmantel der Kammer ( 11 ) die Form zweier zusammengesetzter identischer Halbschalen aufweist.

8. Drossel nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (11) im Bereich ihrer höchsten Stelle ein Lüftungsloch (17) aufweist.

9. Drossel nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüftungsloch (17) entgegen der Einlassrichtung der Strömung versetzt angeordnet ist.

10. Drossel nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelkammer (11) auf ihrer Aussenseite eine waagrecht verlaufende Markierung (18) aufweist.