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Die
Erfindung betrifft einen Notablauf zur Entwässerung einer
Wasser stauenden Fläche über eine Ablauföffnung,
mit dem über eine Mindesthöhe angestautes Wasser
ableitbar ist, mit einem Wehr zum Anstauen des Wassers bis zu der
Mindeststauhöhe und einer mit Abstand zur Ablauföffnung
angeordneten Deckelwandung zur Verhinderung des Einsaugens von Luft
in einen sich in der Ablauföffnung ausbildenden Wirbel,
wobei das Wehr um die Ablauföffnung herum angeordnet ist
und die Deckelwandung sich von der Ablauföffnung aus gesehen
bis jenseits des Wehrs erstreckt.
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Notabläufe
dieser Art dienen insbesondere zur Entwässerung von Dachflächen.
Die Funktion der Notabläufe besteht darin, als ergänzendes
System für eine normale Dachentwässerung zu fungieren. Mit
der normalen Dachentwässerung wird das Wasser von der wasserundurchlässigen
Fläche abgeleitet. Die Dimensionierung des Ableitsystems,
also insbesondere eines Ablaufrohres, sowie die Anzahl der Abläufe
für die Größe einer vorgegebenen Fläche werden
so bestimmt, dass bestimmte Ablaufleistungen realisiert werden.
Wenn diese Ablaufleistung nicht mehr gewährleistet ist,
weil beispielsweise die Ablauföffnungen des normalen Entwässerungssystems
durch Schmutz, Laub o. dgl. nur noch eine verringerte – oder
im Extremfall gar keine – Ablaufleistung zulassen, steigt
das Wasser auf der Dachfläche an. Durch das erhebliche
Gewicht des angestauten Wassers wird eine zusätzliche statische
Belastung wirksam, die bis zu einem gewissen Grad bei der Gebäudeplanung
berücksichtigt worden ist. Allerdings ist erforderlich,
dass die zusätzliche statische Belastung nicht über
gewisse Grenzen hinaus anwächst, weil dann eine Überlastung
der Statik des Gebäudes mit den sich daraus ergebenden
möglichen Folgen ergeben könnte. Die Notabläufe
haben die Funktion, für die Begrenzung der Wasseranstauhöhe
auf einer zu entwässernden Fläche zu dienen, indem
bei Überschreitung einer Mindeststauhöhe auf der
Fläche der Notablauf mit einer hohen Ablaufleistung wirksam wird,
wodurch ein weiteres größeres Ansteigen der Wasserstauhöhe
auf der Fläche vermieden wird. Die Notabläufe
werden nur selten benötigt, sodass die Gefahr einer Verstopfung
durch Schmutz o. ä. nahezu ausgeschlossen ist.
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Zu
einem Notablauf gehört daher ein Wehr, das im Normalfall,
also bei Unterschreiten der Mindeststauhöhe des Wassers
auf der zu entwässernden Fläche, den Zulauf des
Wassers zu der Ablauföffnung des Notablaufs verhindert.
In einfacher Weise kann das Wehr dadurch gebildet werden, dass das
Ablaufrohr über das Niveau der zu entwässernden
Fläche um die Mindeststauhöhe hinausragt. Alternativ
kann ein entsprechender, durch einen Rohrabschnitt gebildeter Ring
auch mit einem radialen Abstand von der Mitte der Ablauföffnung
aus gesehen angeordnet sein.
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Um
eine hohe Ablaufleistung zu erzielen, ist es möglich, einen
Notablauf so auszubilden und zu dimensionieren, dass sich in dem
Ablaufrohr eine Druckströmung ausbildet, weil das Ablaufrohr
durch das abfließende Wasser, ggf. als Wasser-Luft-Gemisch
gefüllt wird und aufgrund der in dem Ablaufrohr ausgebildeten
Säule einen Unterdruck im Bereich der Ablauföffnung
bewirkt, wodurch der Ablauf des Wassers von der zu entwässernden
Fläche beschleunigt wird. Durch
EP 1 036 894 B1 ist es bekannt,
um die Ablauföffnung ein Gehäuse auszubilden,
in das das abzuführende Wasser eintritt und das oberhalb
der Eintrittsschlitze einen durch das angestaute Wasser luftdicht
abgeschlossenen Raum ausbildet, der die Erzeugung und Wirkung des
Unterdrucks in dem Ablaufrohr verstärkt. Der luftdicht
abgeschlossene Raum ist durch eine Deckelwandung nach oben abgeschlossen,
die darüber hinaus das Einziehen von Luft in einen Ablaufwirbel
während der Druckströmung, aber auch wäh rend
einer vorhergehenden Freispiegelströmung verhindert. Das
Wehr kann sich innerhalb oder außerhalb des Gehäuses befinden
und insbesondere auch durch das nach oben verlängerte Ablaufrohr
gebildet sein, wobei auch eine trichterförmige Erweiterung
des Ablaufrohres zur Ausbildung des Wehres beschrieben ist.
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Die
Wehre bestehen üblicherweise aus Rohrabschnitten mit einer
relativ dünnen Wandung, über deren obere Kante
das über die Mindeststauhöhe angestaute Wasser
strömt. Die bekannten Notabläufe können
zwar für die benötigten Ablaufleistungen ausgelegt
werden, produzieren jedoch eine erhebliche Geräuschintensität,
insbesondere wenn eine Druckströmung einsetzt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Notablauf
der eingangs erwähnten Art hinsichtlich seiner Ablaufleistung
und der Geräuschentwicklung zu verbessern.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein
Notablauf der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet,
dass das Wehr einen Querschnitt aufweist, der am auf der Fläche
aufliegenden Boden des Wehrs in Strömungsrichtung mit einer
wesentlich größeren Breite als an der vom Wasser überströmbaren
höchsten Stelle des Wehrs versehen ist.
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Der
Ausbildung des Wehrs für die bekannten Notabläufe
ist bisher keine wesentliche Bedeutung zugemessen worden. Das Wehr
wird jedoch im Einsatzfall des Notablaufs von dem abzuführenden Wasser überströmt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das
Wehr die Strömung des durch die Ablauföffnung
abfließenden Wassers wesentlich beeinflusst und dass durch
eine strömungstechnisch günstigere Ausbildung
des Wehrs die Strömung des abfließenden Wassers
hinsichtlich der Abflussleistung und der Geräuschentwicklung
verbessert werden kann. Erfindungsgemäß geschieht
dies dadurch, dass das Wasser auf der das Wehr anströmenden
Seite und/oder auf der abströmenden Seite geführt
wird, sodass das Wehr nicht auf der angeströmten Seite
lediglich ein Anströmhindernis bildet, an dem Wirbel entstehen
oder dass das Wehr auf der stromabwärts liegenden Seite
ein un kontrolliertes Fallen des das Wehr überströmenden Wassers über
die vollständige Höhe des Wehres verursacht.
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Erfindungsgemäß ist
die Breite des Wehres am Boden wesentlich größer
als an der höchsten Stelle des Wehres. Dadurch wird auf
der Anströmseite oder auf der Abströmseite oder
vorzugsweise sowohl auf der Anströmseite als auch auf der
Abströmseite eine Führung des Wassers auf die
Höhe des Wehres und/oder von der Höhe des Wehres
bis zur Bodenhöhe bewirkt. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die so gebildeten Flanken des Wehres kontinuierlich ansteigend
oder abfallend ausgebildet. Der erfindungsgemäße
Effekt wird jedoch auch – wenn auch in etwas abgeschwächter
Form – erzielt, wenn die Flanken stufenförmige
Höhenunterschiede aufweisen. Eine Verbesserung gegenüber dem
Stand der Technik setzt auch bereits dann ein, wenn nur die Anströmseite
oder nur die Abströmseite als das Wasser führende
Flanke ausgebildet ist, während die andere Flanke in herkömmlicher
Weise eine Steilwand ausbildet. Bevorzugt sind jedoch beide Flanken
mit allmählichen Höhenübergängen
versehen und tragen beide zu der größeren Breite
des Wehrs am Boden bei.
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Vorzugsweise
ist die Ablauföffnung durch eine in der Fläche
vorhandene Mündungsöffnung eines Ablaufrohres
gebildet, sodass der Durchmesser des Ablaufrohrs und der Ablauföffnung übereinstimmen.
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Eine
wesentlich größere Breite am Boden des Wehres
liegt vor, wenn die Breite des Wehres auf 90% der maximalen Höhe
des Wehres, vom Boden ausgemessen, weniger als die Hälfte
der Breite des Wehres am Boden beträgt. Als zusätzliche
Bedingung ist es vorteilhaft, wenn das Wehr auf halber Höhe
eine Breite von weniger als 80% der Breite am Boden aufweist.
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In
einer einfach herstellbaren und gut funktionierenden Ausführungsform
der Erfindung ist das Wehr in Strömungsrichtung mit einem
dreieckigen Querschnitt versehen. Das Wehr weist bei vorzugsweise
eine ebene ansteigende Flanke und eine ebene abfallende Flanke auf.
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Gleiche
Vorteile lassen sich erzielen, wenn das Wehr in Strömungsrichtung
einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.
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In
beiden Ausführungsformen ist das Wehr in Strömungsrichtung
vorzugsweise mit einem symmetrischen Querschnitt ausgebildet.
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Für
die Überströmung des Wehres kann es vorteilhaft
sein, wenn das Wehr in Strömungsrichtung einen unsymmetrischen
Querschnitt mit einer stromaufwärts liegenden Flanke und
einer stromabwärts liegenden Flanke aufweist, wobei die
beiden Flanken eine ungleiche Länge und mittlere Steilheit
aufweisen. Auch hierbei können die Flanken im Querschnitt geradlinig,
aber auch gewölbt ausgebildet sein.
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Vorzugsweise
weist die stromaufwärts liegende Flanke eine geringere
mittlere Steilheit auf als die stromabwärts liegende Flanke.
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Wenn
die Flanken über einen Teil ihrer Länge geradlinig
verlaufen und an der höchsten Stelle mit einer Abrundung
ineinander übergehen, ergibt sich ein Profil des Wehres,
das an ein Deichprofil erinnert, das allerdings unter anderen Gesichtspunkten (Brechen
der Kraft der anlaufenden Wellen) entwickelt worden ist.
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Erfindungsgemäß ist
es vorteilhaft, wenn zwischen dem Wehr und der Ablauföffnung
radial zur Mitte der Ablauföffnung verlaufende Strömungsleitstege
vorgesehen sind. Diese können sich über die gesamte
Höhe zwischen Boden und Deckelwandung erstrecken. Ihre
wesentliche Funktion besteht darin, eine Ausbildung eines kreiselnden
Wirbels unter der Deckelwandung zu verhindern.
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Das
Wehr kann in Draufsicht gesehen kreisrund ausgebildet sein. In einer
bevorzugten Ausführungsform ist das Wehr in Draufsicht
jedoch als gleichmäßiges Vieleck ausgebildet,
wobei sich die Strömungsleitstege in Richtung der Ecken
erstrecken. Besonders bevorzugt ist die Ausbildung des Wehrs in
Draufsicht als gleichmäßiges Sechseck.
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Bevorzugt
erstreckt sich die Höhe des Wehres bis über den
halben Abstand, weiter bevorzugt bis über 2/3 des Abstandes,
zwischen der zu entwässernden Fläche und der Deckelwandung
hinaus.
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Weiter
ist bevorzugt, dass die Deckelwandung als ebene Scheibe ausgebildet
ist.
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Klarstellend
sei darauf hingewiesen, dass die Bezugnahme auf den „Boden"
des Wehres in der vorliegenden Anmeldung eine Bezugnahme auf den unteren
Bereich des Wehres, der auf der zu entwässernden Fläche
aufliegt, bedeutet. Das Wehr muss keinen realen Boden aufweisen,
sondern kann beispielsweise durch ein gepresstes Blechstück
gebildet sein, das einen geschlossenen Ring bildet. Die Festlegung
des Wehres ist es allerdings zweckmäßig, wenn
es einen als „Boden" ansprechbaren Flansch aufweist, mit
dem es auf der zu entwässernden Fläche beispielsweise
verschraubt werden kann.
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Die
Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert
werden.
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Es
zeigen:
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1 – einen
schematischen Schnitt durch ein Gebäude mit einer Notablaufanlage
mit einem erfindungsgemäßen Notablauf;
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2 – eine
vergrößerte Darstellung des erfindungsgemäßen
Notablaufs;
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3 – eine
Draufsicht auf den Notablauf gemäß 2 mit
abgenommener Deckelwandung;
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4 – Beispiele
von möglichen Querschnittsformen des Wehrs des Notablaufs.
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1 zeigt
schematisch eine Gebäudewand 1 und einen Dachaufbau 2 eines
Flachdachs des Gebäudes. Die Oberseite des Flachdachs bildet
die zu entwässern de Fläche F. Das Dach wird in üblicher Weise
mit (hier nicht dargestellten) Wasserabläufen entwässert.
Wenn wegen eines Starkregens oder einer Verstopfung der regulären
Wasserabläufe eine Mindestanstauhöhe H überschritten
wird, setzt die Funktion einer Notablaufeinrichtung 3 ein,
wie sie in 1 schematisch dargestellt ist.
Hierfür mündet in die Fläche F ein Ablaufrohr 4,
das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Winkelstücke
in die Nähe der Außenwand 1 geleitet
wird, um dort nach einer gewissen Abführhöhe durch
die Außenwand hindurch geführt einen Auslauf 5 an
der Außenseite der Außenwand auszubilden. Eine
Notablaufeinrichtung 3 soll das Wasser in üblicher
Weise nicht in die Kanalisation führen, weil ein Haupt-Einsatzfall
für Notablaufeinrichtungen 3 Starkregen ist, durch
den die Kanalisation unter Umständen bereits überlastet
ist, sodass eine Ableitung unabhängig von der ggf. überlasteten
Kanalisation von der zu entwässernden Fläche F
möglich sein sollte. Daher wird üblicherweise an
der Außenseite einer Außenwand 1 Wasser
aus einer Notablaufeinrichtung 3 frei abgeleitet.
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Das
Ablaufrohr 4 bildet mit seiner Mündungsöffnung
in der Fläche F eine Ablauföffnung 6.
Um die Ablauföffnung 6 herum und mit einem deutlichen
Abstand, der größer als der Durchmesser der Ablauföffnung 6 ist,
befindet sich ein ringförmig in die Ablauföffnung 6 herum
angeordnetes Wehr 7, das in dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel einen dreieckförmigen Querschnitt
aufweist. Über die Ablauföffnung und über
das ringförmige Wehr 7 hinaus erstreckt sich nach
radial außen eine Deckelplatte 8, die in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel als ebene Platte ausgebildet ist. Die
Deckelplatte 8 ist mit Abstandsbolzen 9 in einem
definierten Abstand A angeordnet. Der Abstand A ist etwas größer
als die Höhe des Wehrs 7, die der Mindestanstauhöhe
H entspricht. Die Mindestanstauhöhe H beträgt
mehr als die Hälfte, vorzugsweise mehr als 2/3 des Abstands
A zwischen der Fläche F und der Unterseite der Deckelwandung 8.
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Es
ist aus 1 erkennbar, dass das auf der Fläche
F über die Mindestanstauhöhe H angestaute Wasser
von einer Mittelachse 10 der Ablauföffnung 6 aus
gesehen nach radial innen unter der Deckelplatte 8 und über
das Wehr 7 strömen muss um zur Ablauföffnung 6 zu
gelangen. Da der Abstand des ringförmigen Wehrs 7 von
der Mittelachse 10 groß gewählt ist und
wenigstens dem doppelten Radius der Ablauf öffnung 6 entspricht,
wird die benötigte große Strömungsmenge
durch den verbleibenden Zwischenraum zwischen Wehr 7 und
der Unterseite der Deckelplatte 8 abgeführt, jedoch
in stark beruhigter Form.
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2 und 3 verdeutlichen
den Notablauf in einer detaillierten Darstellung. Insbesondere wird
erkennbar, dass das Wehr 7 in Draufsicht die Form eines
regelmäßigen Sechsecks aufweist und dass in die
Ecken des Sechsecks ragend an der Deckelplatte 8 radial
verlaufende Strömungsleitstege 11 angebracht sind,
die sich von dem Rand der Ablauföffnung 6 in die
Ecken des Wehrs 7 erstrecken. Das Wehr 7 weist
einen dreieckförmigen Querschnitt mit einer stromaufwärts
liegenden Flanke 12 und einer stromabwärts liegenden
Flanke 13 auf. Die stromabwärts liegende Flanke 13 geht
in einen nach radial innen bis zur Ablauföffnung 6 verlaufenden
Flansch 14 über, der als „Boden" angesprochen
werden kann und zur Befestigung des Wehrs 7 auf der Fläche
F mittels Schraubbolzen 15 dient. Die relative Befestigung
der Deckelwandung 8 gegenüber dem Flansch 14 erfolgt
mit weiteren Abstandsbolzen 9' mit denen die Deckelwandung 8,
wie auch mit den Abstandsbolzen 9 relativ zur Fläche
F bzw. relativ zum Flansch 14 in definierter Höhe
festlegbar ist.
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Die
Deckelwandung 8 ist in ihrer Form der Form des Wehres 7 angepasst
und erstreckt sich mit einem gleichmäßigen Überstand 16 radial
nach außen über die Außenkante des Wehrs 7.
Die Schnittdarstellung der 2 lässt
erkennen, dass das Wehr 7 selbst nach unten offen ist,
also nicht mit einem „Boden" nach unten abgeschlossen ist.
Die Abdichtung des Wehrs 7 gegenüber der Fläche
F erfolgt daher an der Unterseite der stromaufwärts liegenden Flanke 12.
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Die
in 1 und 2 erkennbare dreieckförmige
Ausgestaltung des Wehrs 7 ist nur beispielhaft zu verstehen.
Sie stellt aufgrund ihrer leichten Herstellbarkeit eine bevorzugt
Ausführungsform der Erfindung dar.
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4 zeigt
weitere Ausführungsbeispiele, die als Querschnittsform
für das Wehr 7 ebenfalls denkbar und vorteilhaft
sind. 4 zeigt drei Querschnittsformen Q1, Q2, Q3, die
in Strömungsrichtung S von dem anstehenden Wasser überströmt
werden.
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Die
Querschnittsform in 4a stellt einen Halbkreis
dar. Das Wehr 7 kann daher in einfacher Weise wie eine
Rohrhälfte hergestellt werden.
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Die
Querschnittsformen gemäß 4b und 4c sind unsymmetrische Querschnittsformen,
wobei der Querschnitt Q2 eine längere stromaufwärts
liegende Flanke 12' und eine kürzere – und
daher steilere – stromabwärts liegende Flanke 13'.
Die beiden Flanken sind im Wesentlichen geradlinig und gehen an
der höchsten Stelle der Querschnittsform Q2 durch ein abgerundetes Übergangsstück 17 ineinander über.
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Die
Querschnittsform Q3 entspricht der Querschnittsform Q2, jedoch spiegelverkehrt,
wobei die stromaufwärts liegende Flanke 12'' kürzer
ist und eine größere mittlere Steilheit aufweist
als die stromabwärts liegende Flanke 13''. Auch
hier gehen die beiden im Wesentlichen ebenen Flanken 12'', 13'' durch
ein abgerundetes Übergangsstück 17 an
der höchsten Stelle des Wehrs 7 ineinander über.
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Die
bisher dargestellten Querschnittsformen enthalten eine stetige Breitenverringerung
des Querschnitts mit zunehmender Höhe von der Fläche
F ausgehend. Dies entspricht den bevorzugten Ausführungsformen.
Die vorliegende Erfindung schließt jedoch nicht aus, dass,
insbesondere auf der stromabwärts liegenden Flanke 13 eine
Hinterschneidung 13a vorgesehen ist, durch die auf der
stromabwärts liegenden Flanke eine vorstehende Nase 13b ausgebildet
wird. Eine derartige Ausführungsform, die sich als Modifikation
der Querschnittsform aus 4b ergibt,
ist in 4d dargestellt.
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Selbstverständlich
sind die dargestellten Querschnittsformen nur beispielhaft zu verstehen. Weitere
Querschnittsformen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung für
den Fachmann ohne weiteres auffindbar. Insbesondere müssen
die Flanken 12, 13, 12', 13', 12'', 13'' nicht
stetig ausgebildet sein, sondern können jeweils eine Vielzahl
von Stufen aufweisen, mit denen der Höhenunterschied von
der Fläche F zum höchsten Punkt des Wehres 7 überwunden
wird. Fernrer kann die abfallende Flanke auch als senkrecht stehende
Wand ausgebildet sein oder auch ganz fehlen. Im letzteren Fall besteht
das Wehr nur aus einem Blech für die schräg ansteigende
Flanke 12, das beispielsweise als Ringblech ausgebildet
sein kann. In diesem Fall ist der Querschnitt des Wehrs beispielsweise
dreieckförmig, wobei die abfallende Wandung weggelassen
ist. Durch das Weglassen der Wandung entsteht strömungstechnisch
kein relevanter Unterschied.
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Obwohl
es bevorzugt ist, dass der Notablauf um die Ablauföffnung 6 herum
symmetrisch ausgebildet ist, sind Einbaupositionen denkbar, in denen
eine unsymmetrische Ausbildung bzgl. der Mittelachse 10 der
Ablauföffnung 6 sowohl bzgl. des Wehres 7 als auch
bzgl. der Deckelplatte 8 möglich und sinnvoll
erscheinen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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