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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Niederschlagswasser gemaß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bekannt sind Vorrichtungen zur Behandlung von Niederschlagswasser mit einem Behälter, der einen Zulauf und einen Ablauf aufweist, wobei in dem Behalter ein Filterelement angeordnet ist. Es sind verschiedene Arten von Filterelementen bekannt, welche von dem Niederschlagswasser durchströmt werden und welche in dem Niederschlagswasser enthaltene Verunreinigungen zurückhalten. Beispielsweise können Feststoffe oder sonstige abfiltrierbare Stoffe durch Sandfilter zuruckgehalten werden. Mineralische Leichtflüssigkeiten können beispielsweise durch Aktivkohlefilter aus dem Niederschlagswasser entfernt werden. Metalle wie beispielsweise Kupfer oder Zink können beispielsweise durch Ionentauscher wie Porenbeton oder Zeolith aus dem Wasser entfernt werden.
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Bei bekannten Vorrichtungen zur Behandlung von Niederschlagswasser mit einem Filterelement besteht oft der Nachteil, dass bei einem geringen Zufluss von Wasser nur Teile des Filterelements mit dem Wasser in Kontakt kommen und diese somit sehr viel stärker verschmutzen als nicht beaufschlagte Teile des Filterelements, die demzufolge seltener mit dem Niederschlagswasser in Kontakt kommen. Dadurch wird die Standzeit der Vorrichtung deutlich beeinträchtigt, da das Filterelement häufig ausgetauscht werden muss.
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Als Stand der Technik wird die
DE 1 611 073 A genannt, welche eine Filtervorrichtung zeigt, die in Bodennahe einen ersten Ablaufweg und einen zweiten Ablaufweg aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Behandlung von Niederschlagswasser derart weiterzubilden, dass sich die Standzeit der Vorrichtung verlangert.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemaß gelöst durch eine Vorrichtung zur Behandlung von Niederschlagswasser mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung von Niederschlagswasser mit einem Behälter, der einen Zulauf und einen Ablauf aufweist, wobei in dem Behälter ein Filterelement angeordnet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass der Ablauf in Bodennähe des Filterelements angeordnet ist und der Ablauf einen ersten und einen zweiten Ablaufweg aufweist, wobei der erste Ablaufweg als Heber und der zweite Ablaufweg als im Wesentlichen horizontal verlaufende Ablaufleitung ausgebildet ist. Der Heber weist den Vorteil auf, dass sich zustromendes Wasser in dem Behalter aufstaut und auch bei einem geringen Zufluss von Niederschlagswasser ein Großteil des Filterelements bei der Reinigung des Niederschlagswassers belastet wird, sodass sich die Verschmutzung des Filterelements auf einen größeren Bereich des Filterelements verteilt, wodurch die Standzeit der Vorrichtung verlängert wird und das Filterelement seltener ausgetauscht werden muss. Diese Ausgestaltung hat weiterhin den Vorteil, dass bei einem geringen Zufluss von Wasser das Niederschlagswasser über den zweiten Ablaufweg ablaufen kann, bei einem Zufluss einer großen Menge von Niederschlagswasser dieses zusatzlich über den als Heber ausgebildeten ersten Ablaufweg ablaufen kann, sodass vermieden wird, dass der Behälter uberlauft. Zudem hat die Anordnung des Ablaufs in Bodennähe des Filterelements den Vorteil, dass nach Durchfluss des Wassers durch das Filterelement der Behälter soweit entleert wird, dass das Filterelement vollständig trocknen kann. Dies wirkt sich positiv auf den Betrieb des Filterelements und insbesondere auf die Standzeit des Filterelements aus.
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Erfindungsgemaß schließt der zweite Ablaufweg den Heber kurz, um auf diese Weise eine einfache konstruktive Ausgestaltung mit letztendlich einem Ablaufrohr, was aus der Vorrichtung zur Behandlung von Niederschlagswasser herausführt, bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß weist der zweite Ablaufweg einen kleineren Durchtrittsquerschnitt als der erste Ablaufweg auf, sodass sich auch bei sehr geringem Zufluss Niederschlagswasser in dem Behalter aufstaut und einen Großteil des Filterelements benetzt, da der Ablauf über den zweiten Ablaufweg sehr langsam ist. Somit wird auch bei geringem Zulauf der ganze Filter belastet. Bei großem Zulauf an Niederschlagswasser kann die große Menge an Wasser zusätzlich über den Heber ablaufen, wodurch gewährleistet ist, dass die Vorrichtung zur Behandlung von Niederschlagswasser auch bei starkem Regen zuverlässig arbeitet. Erfindungsgemäß weist der erste Ablaufweg einen geringeren Durchmesser als der Durchmesser des Zulaufs auf.
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Vorzugsweise liegt das Verhältnis des Durchmessers des ersten Ablaufwegs zu dem Durchmesser des zweiten Ablaufwegs im Bereich von 10:1 bis 1:1, vorzugsweise im Bereich von 8:1 bis 2:1, und beträgt besonders bevorzugt etwa 5:1.
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Gemaß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung ist das Filterelement als Porenbeton, Quarzsand, Aktivkohlegranulat und/oder Ionentauscher, beispielsweise Zeolith oder Eisenhydroxid, ausgebildet, um die ublicherweise anfallenden Verunreinigungen des Niederschlagswassers zuverlässig entfernen zu konnen.
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Vorteilhafterweise ist in dem Behälter, insbesondere unterhalb des Filterelements, ein Hydrozyklon mit einem Oberlauf und einem Unterlauf angeordnet ist, wobei der Zulauf tangential in den Hydrozyklon mündet. Der Hydrozyklon dient zur Abscheidung von Feststoffpartikeln aus dem Niederschlagswasser durch Fliehkraft.
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Gemaß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mündet der Oberlauf des Hydrozyklons in den Bereich den Behälters, in welchem das Filterelement angeordnet ist, so dass das durch den Hydrozyklon vorgereinigte Wasser durch das Filterelement weiter gereinigt wird.
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Vorzugsweise mündet der Unterlauf des Hydrozyklons in einen Sammelbehalter, welcher vorzugsweise unterhalb des Hydrozyklons angeordnet ist, um auf einfache Art und Weise die Feststoffpartikel aus dem Hydrozyklon herauszufuhren und zu sammeln.
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Eine besonders einfache Konstruktion des Behalters ergibt sich, wenn gemaß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Sammelbehalter durch einen Bereich des Behälters gebildet ist.
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Vorzugsweise weist das Filterelement ein Porenbetonelement und ein Element aus mineralischem Filtermaterial auf, welche derart relativ zueinander angeordnet sind, dass von zufließendem Niederschlagswasser erst ein Porenbetonelement und anschließend mineralisches Filtermaterial durchflossen wird. Dadurch werden in kompakter Bauweise mehrere Reinigungsmöglichkeiten bereitgestellt, um das Niederschlagswasser zu reinigen. Das Porenbetonelement dient insbesondere als Ionenaustauscher für die Metallfällung, das mineralische Filtermaterial kann je nach Art des Materials insbesondere Stoffe abfiltrieren und/oder mineralische Leichtflüssigkeiten wie beispielsweise Mineralöl entfernen. Die Tatsache, dass das Niederschlagswasser zunächst das Porenbetonelement und anschließend das mineralische Filtermaterial durchfließt, führt zu einer effektiven Reinigung des Niederschlagswassers im Hinblick auf unterschiedliche in dem Niederschlagswasser enthaltene Verunreinigungen, insbesondere Metalle wie Kupfer und mineralische Leichtflussigkeiten.
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Einen besonders einfachen konstruktiven Aufbau erlaubt eine bevorzugte Ausgestaltung des Porenbetonelements als umlaufendes Element, insbesondere als punktsymmetrisches Element, besonders bevorzugt als ringförmiges Element und/oder eine bevorzugte Ausgestaltung des mineralischen Filtermaterialelements als umlaufendes Element, insbesondere als punktsymmetrisches Element, besonders bevorzugt als ringförmiges Element.
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Besonders bevorzugt umschließt das Porenbetonelement das mineralische Filtermaterial, wobei vorzugsweise die beiden Elemente konzentrisch zueinander angeordnet sind, was den Aufbau des Filterelements weiter vereinfacht und insbesondere einen kompakten Aufbau ermöglicht.
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Zwischen dem Porenbetonelement und dem mineralischen Filtermaterial ist vorzugsweise ein Spalt angeordnet, in welchem das Niederschlagswasser reagieren kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das mineralische Filtermaterial aus Quarzsand, Aktivkohle, Zeolith und/oder Eisenhydroxid gebildet. Dabei dient der Quarzsand vorwiegend dazu, abfiltrierbare Stoffe aus dem Niederschlagswasser, insbesondere auch die durch den Porenbeton ausgefallten Metalle, zu entfernen. Die Aktivkohle dient vorwiegend zur Entfernung von mineralischen Leichtflüssigkeiten, wie insbesondere Mineralol, aus dem Niederschlagswasser. Zeolith und Eisenhydroxid als Ionentauscher ermöglichen die Entfernung von Metallen wie Zink und Kupfer.
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Vorzugsweise ist ein Zulauf fur Niederschlagswasser unterhalb des Filterelements angeordnet.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Filterelement in einem Behälter angeordnet ist und in dem Behälter, insbesondere unterhalb des Filterelements, ein Hydrozyklon mit einem Oberlauf und einem Unterlauf angeordnet ist, wobei ein Zulauf tangential in den Hydrozyklon mundet. Der Hydrozyklon dient zur Abscheidung von Feststoffpartikeln aus dem Niederschlagswasser durch Fliehkraft.
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Vorzugsweise mündet der Oberlauf des Hydrozyklons in den Bereich des Behälters, in welchem das Filterelement angeordnet ist, so dass das durch den Hydrozyklon vorgereinigte Wasser durch das Filterelement weiter gereinigt wird.
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Vorteilhafterweise mündet der Unterlauf des Hydrozyklons in einen Sammelbehalter, welcher vorzugsweise unterhalb des Hydrozyklons angeordnet ist, um auf einfache Art und Weise die Feststoffpartikel aus dem Hydrozyklon herauszufuhren und zu sammeln.
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Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung sieht vor, dass der Sammelbehälter durch einen Bereich des Behälters gebildet ist, um auf diese Weise eine besonders einfache Konstruktion des Behalters bereitzustellen.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren ausfuhrlich erläutert. Es zeigt
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1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Behandlung von Niederschlagswasser gemäß der Erfindung,
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2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß 1 entlang der Linie C-C,
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3 eine teilgeschnittene perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemaß 1 und
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4 eine perspektivische Ansicht des Ablaufs der Vorrichtung gemäß 1.
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Die 1 bis 4 zeigen verschiedene Ansichten einer Vorrichtung zur Behandlung von Niederschlagswasser mit einem Behälter 10, der im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und nach oben durch einen Deckel 11 abgeschlossen sein kann.
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In den Behälter 10 mundet ein Zulauf 12, über welchen Niederschlagswasser in den Behalter 10 fließt. In dem Behalter 10 ist insbesondere zentrisch ein Filterelement 30 angeordnet, welches vorliegend oberhalb der Eintrittsmündung des Zulaufs 12 in dem Behälter 10 angeordnet ist, sodass bei zulaufendem Wasser der Wasserspiegel ansteigt und das Filterelement 30 von unten her erreicht.
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Das Filterelement 30 kann aus Quarzsand zur Entfernung von abfiltrierbaren Stoffen, aus Aktivkohlegranulat zur Entfernung von mineralischen Leichflussigkeiten, als Ionentauscher, insbesondere Zeolith, Einsenydroxid oder Porenbeton, zur Entfernung von Metallen wie Kupfer oder Zink oder einer Kombination derartiger Filtermaterialien, auch mit weiteren nichtgenannten Filtermoglichkeiten, ausgebildet sein. Gemaß einer vorliegenden bevorzugten Ausführungsform weist das Filterelement 30 ein Porenbetonelement 32 und ein Element 34 aus mineralischem Filtermaterial auf. Als mineralisches Filtermaterial wird insbesondere Quarzsand, Aktivkohle, Zeolith oder Eisenhydroxid oder eine Mischung dieser Materialien, beispielsweise eine Mischung aus Quarzwand und Aktivkohle, verwendet. Das Porenbetonelement 32 ist als umlaufendes Element, vorliegend als ringformiges Element, ausgebildet. Auf der Außenseite des Porenbetonelements 32 ist vorzugsweise ein Metallring 36 zur Stabilisierung des Porenbetonelements 32 angeordnet. Das Element 34 aus mineralischem Filtermaterial ist ebenfalls als umlaufendes Element, vorliegend als ringformiges Element, ausgebildet und ist innerhalb des Porenbetonelements 32 insbesondere konzentrisch angeordnet. Das Element 34 aus mineralischem Filtermaterial wird somit vollständig von dem Porenbetonelement 32 umschlossen, so dass zufließendes Niederschlagswasser zuerst das Porenbetonelement 32 und anschließend das Element 34 aus mineralischem Filtermaterial durchfließt. Zwischen dem Porenbetonelement 32 und dem Element 34 aus mineralischem Filtermaterial ist ein Spalt 38 als Entspannungs- oder Reaktionsraum für das Niederschlagswasser angeordnet.
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Bei Verwendung eines derartigen Filterelements 30 wirkt es sich auf den Betrieb des Filterelements 30 positiv aus, wenn das Filterelement 30 von Zeit zu Zeit trocken fällt und nicht dauerhaft im Wasser steht.
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Daher weist der Behälter 10 einen Ablauf 14 (vgl. insbesondere 4) auf, der im Bodenbereich des Filterelements 30, insbesondere unterhalb des Filterelements 30 angeordnet ist. Besonders bevorzugt beginnt der Ablauf 14 im Innenbereich des Elements 34 aus mineralischem Filtermaterial, um das durch das Filterelement 30 gereinigte Niederschlagswasser abführen zu können. Der Ablauf 14 weist einen ersten Ablaufweg 16 und einen zweiten Ablaufweg 18 auf. Der erste Ablaufweg 16 ist als Heber 20 ausgebildet. Dazu weist der erste Ablaufweg 16 unterhalb des Filterelements 30 einen ersten Abschnitt 21 auf, welcher im Wesentlichen horizontal verlauft und an welchen sich ein zweiter Abschnitt 22 anschließt, der im Wesentlichen vertikal nach oben gerichtet ausgebildet ist und sich etwa über die gesamte Lange des Filterelements 30 erstreckt. An den zweiten Abschnitt 22 schließt sich ein dritter Abschnitt 23 an, der im Wesentlichen horizontal verlauft und an welchen sich ein weiterer vertikal verlaufender vierter Abschnitt 24 anschließt, der wiederum nach unten gerichtet ist. An den vierten Abschnitt 24 schließt sich ein weiterer horizontal verlaufender fünfter Abschnitt 25 an, welcher durch die Wand des Behälters 10 nach außen geführt ist. Wenn Niederschlagswasser durch den Zulauf 12 zuströmt und zwar in derart großen Mengen, dass das Wasser etwa bis zum dritten Abschnitt 23 des Hebers 20 steht, lauft das Wasser uber den Heber 20 aus dem Behalter 10 heraus. Der erste Ablaufweg 16 weist insbesondere einen Durchmesser auf, der geringer ist als der Durchmesser des Zulaufs 12. Der Heber 20 sorgt fur einen Aufstau des zulaufenden Niederschlagswassers in dem Behälter 10, sodass das Filterelement 30 bei jedem neuen Zulauf von Niederschlagswasser vollständig oder zumindest zu großen Teilen belastet wird und nicht nur ein geringer Teil des Filterelements 30 mit den herausgefilterten Verunreinigungen verschmutzt wird. Durch die vollstandige Belastung oder zumindest die großflächige Belastung des Filterelements 30 wird somit die Standzeit des Filterelements 30 deutlich verbessert.
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Um auch bei einem geringen Zufluss an Niederschlagswasser das Filterelement 30 vollstandig zu belasten, ist der zweite Ablaufweg 18 vorgesehen, der als im Wesentlichen horizontal verlaufende Ablaufleitung ausgebildet ist und den zweiten Abschnitt 22 mit dem vierten Abschnitt 24 des Hebers 20 direkt horizontal verbindet, insbesondere etwa auf Hohe des Bodenbereichs des Filterelements 30 oder auf Höhe des unteren Randes des funften Abschnitts 25 des ersten Ablaufwegs 16. Der zweite Ablaufweg 18 schließt den Heber 20 somit kurz. Der zweite Ablaufweg 18 weist zudem einen geringeren Durchmesser auf als der erste Ablaufweg 16, sodass auch bei geringem Zufluss an Niederschlagswasser, falls das Wasser nicht über den Heber 20 ablaufen kann, einerseits ein Rückstau des Wassers derart gewährleistet ist, dass das Filterelement 30 vollständig oder zumindest zu großen Teilen belastet wird, andererseits jedoch gewahrleistet wird, dass anschließend das gereinigte Wasser vollständig uber den zweiten Ablaufweg 18 ablaufen kann derart, dass das Filterelement 30 trocken fällt, um auf diese Weise die Standzeit des Filterelements 30 zu verlängern.
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Der Zulauf 12 weist beispielsweise einen Durchmesser von 150 mm auf, während der erste Ablaufweg 16 beispielsweise einen Durchmesser von etwa 100 mm aufweist und der zweite Ablaufweg 18 beispielsweise einen Durchmesser von etwa 20 mm aufweist.
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Vorzugsweise ist in dem Behälter 10 ein Hydrozyklon 40 angeordnet, welches einen zylindrisches Abschnitt 42 und einen konischen Abschnitt 44 aufweist. Der Zulauf 12 mündet insbesondere tangential in den zylindrischen Abschnitt 42. Der Hydrozyklon 40 weist einen Oberlauf 46, welcher durch den oberen Rand des zylindrischen Abschnitts 42 gebildet wird, und einen Unterlauf 48 auf, welcher durch den unteren Rand des nach unten offenen konischen Abschnitts 44 gebildet wird. Das tangential einstromende Niederschlagswasser wird in eine Strömung entlang der Innenwand des Hydrozyklons 40 gelenkt, wobei sich schwere Partikel an der Wand absetzen und durch den Unterlauf 48 nach unten abgefuhrt werden, während das derart gereinigte Niederschlagswasser über den Oberlauf 46 ansteigt. Vorliegend ist der Hydrozyklon 40 unterhalb des Filterelements 30 angeordnet, so dass das uber den Oberlauf 46 ansteigende Niederschlagswasser das Filterelement 30 von unten her erreicht. Der Unterlauf 48 mündet in einen Sammelbehälter 60, welcher insbesondere durch den Bodenbereich des Behälters 10 gebildet ist. Die schweren Partikel, die in dem verunreinigten Niederschlagswasser mitgeführt werden, können somit aus dem konischen Abschnitt 44 direkt in den Sammelbehalter 60 herausfallen. Dazu ist der Hydrozyklon 40 insbesondere auf Stützen 50 angeordnet, um einen möglichst großen Sammelbereich für schwere Partikel des Niederschlagswassers bereitzustellen. Der Bereich des Sammelbehälters 60 kann insbesondere derart bemessen werden, dass nur in großen Zeitabständen von beispielsweise etwa einem Jahr eine Entleerung des Sammelbehalters 60 vonnoten ist, was insbesondere gleichzeitig mit dem Wechsel des Filterelements 30 erfolgen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Behälter
- 11
- Deckel
- 12
- Zulauf
- 14
- Ablauf
- 16
- erster Ablaufweg
- 18
- zweiter Ablaufweg
- 20
- Heber
- 21
- erster Abschnitt
- 22
- zweiter Abschnitt
- 23
- dritter Abschnitt
- 24
- vierter Abschnitt
- 25
- funfter Abschnitt
- 30
- Filterelement
- 32
- Porenbetonelement
- 34
- mineralisches Filtermaterial
- 36
- Metallring
- 38
- Spalt
- 40
- Hydrozyklon
- 42
- zylindrischer Abschnitt
- 44
- konischer Abschnitt
- 46
- Oberlauf
- 48
- Unterlauf
- 50
- Stütze
- 60
- Sammelbehalter
