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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bewässerung von Fahrbahnen mit mindestens einer in die Fahrbahn eingelassenen, eine Flüssigkeitseinlassöffnung und mindestens eine Flüssigkeitsauslassöffnung aufweisende Düse, die in einer Halterung lösbar befestigt ist, wobei die Düse eine Stelleinrichtung zur Beeinflussung des die mindestens eine Flüssigkeitsauslassöffnung verlassenden Wasserstrahls aufweist.
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Fahrbahnbewässerungen werden sowohl auf Teststrecken von Automobilunternehmen als auch auf Geländen benötigt, auf denen die Fahrsicherheit trainiert werden soll. Es ist allgemein bekannt, dass sich Fahrzeuge sowie Fahrzeugreifen auf nasser Straße anders als auf trockener Straße verhalten. Um das entsprechende Fahrverhalten bzw. ein Fahrsicherheitstraining nicht von den momentanen Wetterbedingungen abhängig machen zu müssen, ist es erforderlich, die Straßen zeitweise mit Wasser zu benetzen, wobei es wünschenswert ist, dass der jeweiligen Prüfsituation angepasste Wassermengen auf die Straße gegeben werden. Um eine regelbare Benetzung einer Fahrbahnoberfläche schaffen zu können, ist es empfehlenswert, die Düsen in die Fahrbahn einzulassen. Dies hat allerdings den Nachteil, dass im Gegensatz zu Wassersprinklereinrichtungen am Fahrbahnrand die Bewässerungsvorrichtungen von Pkw und auch Lkw überfahren werden, was an die Einbaustabilität hohe Anforderungen stellt. Zum Teil werden solche Bewässerungsvorrichtungen nicht nur von Reifen überrollt; vielfach rutschen blockierte Räder auch über solche Vorrichtungen, was die Gefahr mit sich bringt, dass vorstehende scharfkantige Teile unerwünschte Reifenschädigungen verursachen zu können.
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Um eine gefahrlose und zerstörungsfreie Überfahrbarkeit sicherzustellen, wird in der
WO 2004/088043 A1 eine Vorrichtung mit einer Düse vorgeschlagen, die in einer Halterung lösbar befestigt und als eine durch Personen und/oder Lastkraftwagen überfahrbare Sprinklerdüse ausgebildet ist. Die Düse weist mehrere sternförmig angeordnete Austrittskanäle auf, die durch einen Prallkörper von oben abgedeckt sind, der als Kopf einer den Düsenkörper eindrehbaren Schraube ausgebildet ist. Die Düse ist mit der Fahrbahndecke fluchtend angeordnet.
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Die
EP 2 843 132 A2 beschreibt einen Sprinkler zur Bewässerung einer Fahrbahn, der ein im Wesentlichen hohes und starr mit einem Untergrund verbindbares Basiselement mit einem Anschluss für eine Rohrleitung sowie eine über das Basiselement hydraulisch mit dem Anschluss verbundene Düse aufweist, wobei mit der Düse eine Höhenjustierung lösbar verbunden ist, welche das Basiselement und die Düse entlang einer Längsachse des Basiselementes bewegbar verbindet. Die Einstellbarkeit soll insbesondere mittels eines Gewindes gewährleistet werden. Ferner soll die Austrittsöffnung der Düse zumindest teilweise durch eine Ausnehmung eines bewegbar, vorzugsweise um eine Längsachse drehbaren, in der Düse angeordneten Sprüheinsatz gebildet werden. Mit dem Düsenkörper kann eine Blende verbunden sein, durch welche die Eintrittsöffnung zumindest teilweise verschließbar ist. Mittels der Höhenverstellbarkeit soll die einstellbare Wurfweite der Sprinkleranlage gewährleistet werden. Die verwendete Düse besitz mehrere Eintrittsöffnungen, welche durch eine drehbar mit einem Düsenkörper verbundene Blende teilweise verschließbar sind, um die Wassermenge zu regulieren. Dies soll durch eine Blendenschraube möglich sein, die mit dem Düsenkörper drehbar verbunden ist. Am oberen Ende der Düse ist eine Fixierschraube vorgesehen, die einen Sprüheinsatz am Düsenkörper fixiert, der mit seinen Ausnehmungen Austrittsöffnungen bildet, welche die Sprühcharakteristik der Düse definieren.
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Die in der
EP 2 843 132 A1 beschriebene Ausbildung ermöglicht zwar eine Regelung der Wasserzufuhr zur Düse, jedoch muss zur Verstellung der Blende der gesamte Sprinklerkörper aus dem Basiselement komplett herausgeschraubt werden. Erst danach kann man die Blende verstellen und den Sprinkler wieder komplett einschrauben und die Anlage wieder unter Druck setzen. Erst jetzt ist erkennbar, welche Veränderung des Sprühstrahles eingestellt wurde. Durch diese Verstellung werden die Wurfweite als auch die Wassermenge (beides ist voneinander abhängig) verändert.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs genannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass unterschiedliche Wurfweiten der verschiedenen Flüssigkeitsauslassöffnungen leicht einstellbar sind.
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Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst, die dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung zur Beeinflussung des die mindestens eine Flüssigkeitsöffnung verlassenden Wasserstrahls ein Drosselelement ist, welches den Durchlassquerschnitt mindestens einer Flüssigkeitsöffnung teilweise verschließt und dass die Stelleinrichtung von außen im eingebauten Zustand der Düse verstellbar ist.
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Hiermit wird insbesondere dem Umstand Rechnung getragen, dass in Fahrsicherheitszentren oder auf Teststrecken immer eine größere Anzahl von Sprinklern gleichzeitig durch eine einzige Pumpe mit Wasser versorgt wird. In den jeweiligen Fahrstrecken-Anlagen gibt es sehr oft ein natürliches Gefälle, wodurch Abweichungen des Wasserdrucks am Sprinkler je nach Sprinklerlage zu unterschiedlichen Wurfweiten des Wasserstrahls führen, wodurch eine über das Gefälle der Fahrbahn unterschiedliche Benetzungsfläche entsteht. Ohne die erfindungsgemäße Ausgestaltung wirken sich Druckunterschiede gravierend aus, weil der Eingangsdruck im Durchschnitt bei ca. 1,5 bar liegt, so dass Höhenunterschiede von einem oder gar mehreren Metern schon deutlich unterschiedliche Wurfweiten ergeben. Eine verstellbare Drossel lässt auf einfache Weise diese Unterschiede ausgleichen und damit alle vorhandenen Sprinkler mit gleicher Wurfweite einstellen, so dass eine gleichmäßige Benetzung der Fahrstrecke erreichbar ist. Auch bei ebenen Flächen mit konstanten Eingangsdrücken für alle Sprinkler kann die Drosselverstellung eine der Pumpenleistung und den individuellen Wünschen angepasste Wurfweite und Wassermenge und damit eine genau definierte benetzte Fläche für jeden Sprinkler individuell eingestellt werden. Vorzugsweise ist das Drosselelement stufenlos verstellbar, so dass auch feinfühlige Regelungen möglich sind. Diese Verstellungen des Drosselelementes sind von außen im eingebauten Zustand möglich.
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In einer konkreten Ausführungsform der Erfindung besteht das Drosselelement aus einer in der Düse befestigten Scheibe, die um eine Flächennormale als Achse drehbar oder schwenkbar ist und ein stufenloses teilweises Verschließen ermöglicht.
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Vorzugsweise kann eine Ausbildung gewählt werden, bei der nur eine einzige Scheibe als Drosselelement verwendet wird, die mehrere Durchbrechungen besitzt. Durch Drehung dieser Scheibe können je nach gewähltem Überlappungsquerschnitt mit den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen der Düse unterschiedliche Auslassquerschnitte für unterschiedliche Düsenöffnungen gewählt werden. Bei Verwendung einer einzigen Scheibe lassen sich somit gleichzeitig die Durchlassquerschnitte mehrerer Flüssigkeitsaustrittsöffnungen verändern.
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Aus Symmetriegründen besitzt die Düse mehrere Flüssigkeitsöffnungen mit jeweils gleichem Durchlassquerschnitt, von denen mindestens zwei teilweise durch das Drosselelement verschließbar sind.
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Zur vereinfachten Handhabung ist die Scheibe nach einer Weiterbildung der Erfindung über ein Ritzel verstellbar, das in ein Zahnsegmentprofil der Scheibe eingreift. Vorzugsweise besteht das Ritzel aus einem Blechprofil, das auf eine Einstellschraube montiert ist, die weiterhin vorzugsweise von außen betätigbar ist. Besitzt die Scheibe beidseitig des Zahnsegmentprofils Anschlagflächen, durch welche der Drehwinkel der Scheibe begrenzt wird, kann auch gewährleistet werden, dass Fehleinstellungen wie zum Beispiel das völlige Verschließen aller Austrittsöffnungen vermieden werden.
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In der Praxis hat es sich bewährt, dass die Scheibe mindestsens eine, vorzugsweise mehrere Durchlassöffnungen aufweist, die jeweils kleiner sind als die jeweiligen Querschnittsflächen der Fluidaustrittsöffnungen. Der maximale Durchfluss durch eine Austrittsöffnung wird somit durch die Durchlassöffnung der Scheibe bestimmt, sofern die Öffnungen übereinanderliegend ausgerichtet werden.
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Alternativ zu der vorstehend skizzierten Ausführungsform wird ein mittels einer Stellschraube gegenüber einem Düsengrundkörper höhenverstellbarer Zylinderkörper als Drosselelement verwendet, der an seiner dem Düsengrundkörper zugewandten Seite erhabene Profile aufweist, die je nach Höhenlage den Querschnitt der Flüssigkeitseinlassöffnung oder Einlassöffnungen stufenlos teilweise verschließen. Vorzugsweise ist die Stellschraube im Düsengrundkörper fixiert, wobei bei einer Drehung der Stellschraube der Zylinderkörper über zwei Passschrauben zwangsgeführt heb- und senkbar ist. In einer konkreten Ausführungsform können erhabene Profile verwendet werden, die kegelförmige oder kegelstumpfförmige Erhebungen sind, die jeweils gegenüber den Flüssigkeitseinlassöffnungen angeordnet sind und je nach Höheneinstellung unterschiedlich große Ringspalte mit unterschiedlicher Breite zum Flüssigkeitsdurchlass freigeben. Anders als im ersten Ausführungsbeispiel wird anstelle einer rotierenden Scheibe eine gegenüber einem Grundkörper der Düse heb- und senkbarer Zylinderkörper verwendet, der über die Profilgestaltung der dem Düsenkörper und den Einlassöffnungen zugewandten Seite den Flüssigkeitsdurchfluss regulieren lässt. Bei Verwendung von Kegelformen oder Kegelstumpfformen, die in Richtung einer im Querschnitt kreisrunden Einlassöffnungen bewegt werden, ergeben sich ringförmige Durchlasskanäle, wobei die Ring-Breite von dem Abstand abhängt, mit dem der Kegelstumpf in die entsprechende Flüssigkeitseinlassbohrung eintaucht. Kommt es zum Kontakt des Kegelstumpfes mit dem Mantel des Flüssigkeitseinlasses, ist der Flüssigkeitseinlass verschlossen. Diese Ausführungsvariante ermöglicht eine äußerst feinfühlige Steuerung der Menge an Flüssigkeit, die zum Düsenauslass durchgelassen wird.
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Insbesondere ist die Düse als Sprinklerdüse ausgebildet, bei der die Austrittsöffnungen nach oben durch einen Prallkörper abgedeckt sind, der vorzugsweise mittels einer Schraube lösbar befestigt ist. Solche Prallkörper sind im Prinzip nach dem Stand der Technik bekannt und gewährleisten, dass die ausströmende Wassermenge eine gleichmäßige Fahrbahnbenetzung herbeiführt.
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Die Düse selbst besitzt vorzugsweise sternförmig angeordnete Flüssigkeitsauslassöffnungen, die sich insbesondere über einen horizontalen Sprühwinkel zwischen 90° bis 180° erstrecken. Das verwendete sternförmige Profil des Düsenauslasses kann idealerweise als Halbkreisprofil eines separaten Körpers ausgebildet sein, der wahlweise so eingesetzt werden kann, dass die Auslasskanäle entweder über die gesamten 180° freigegeben sind oder nur zum Teil, bis hin zu 90° abgedeckt bzw. freigegeben sind. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Sprühsegmente des ausströmenden Wassers einstellen.
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Um auch im Winterbetrieb die Funktionsfähigkeit der Düsen aufrechterhalten zu können, ist die Düse mit einer zuschaltbaren Heizung ausgestattet.
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Ausführungsbeispiel sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen
- 1-3 jeweils unterschiedliche Ansichten von Sprinklerdüsen wie sie nach dem Stand der Technik bekannt sind,
- 4-7 jeweils unterschiedliche Sprinklerdüsen gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ausführungsvariante,
- 8 eine Draufsicht auf die Sprinklerdüse nach 4-7,
- 9-11 verschiedene Ansichten einer zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Sprinklerdüse und
- 12 eine Draufsicht auf diese Düse.
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Die nach dem Stand der Technik bekannte Sprinklerdüse besteht aus einem Rundkörper, der als einschraubbares Teil mit einem Gewinde ausgebildet ist. Dieser Grundkörper 1 besitzt vier zylindrische Bohrungen B sowie eine Passbohrung E, die mit einer Verschlussschraube S verschlossen ist. Im oberen Bereich des Grundkörpers 1, das heißt an dessen größten Durchmesser, ist eine ringförmige Dichtung 4 vorgesehen. Zentral ist ein Prallkörper 2, der als Gewindeschraube ausgebildet ist, in dem Grundkörper befestigt. Dieser Prallkörper besitzt an seiner Unterseite, das heißt der dem Grundkörper zugewandten Ringseite Wasser-Austrittsnuten in einer sternförmigen Ausrichtung, die als Pfeile aus 3 ersichtlich sind und sich im gewählten Ausführungsbeispiel über einen Sprühbereich von 150° erstrecken. Bei Bedarf kann eine oder können mehrere der Bohrungen durch Verschlussstopfen versperrt werden. Bei der in 3 gewählten Konfiguration wären dies die links in der 1 abgebildeten Bohrungen.
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Die Passbohrung E sowie die weiteren Gewindebohrungen K im Grundkörper (siehe 1) können verwendet werden, um die herkömmliche Sprinklerdüse nach 1-3 in eine erfindungsgemäße Düse umzubauen. Der Nachteil der Sprinklerdüse nach 1-3 besteht nämlich darin, dass die Sprühcharakteristik nicht beeinflusst werden kann und dass durch Verdrehen des Sprühkörpers mittels eines speziellen Schlüssels über zwei jeweils an der Außenkante eingebrachte Bohrungen nur die Richtung der vorgegebenen Sprühstrahlen veränderbar ist.
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Bei der Sprinklerdüse nach 4-7 wird die Verschlussschraube S (siehe 2) durch die Passschraube 12 ersetzt, die mit einer Dichtung 13 am Grundkörper abgedichtet ist. Die Passschraube 12 ist mit einer Mutter 15 (siehe Explosionszeichnung in 7) am Grundkörper 11 mittels einem technischen Kleber fixiert. Ferner weist die Düse ein Ritzel 16 auf, das gegenüber der Mutter 15 drehbar gelagert ist. Das Ritzel 15a ist wiederrum mittels eines technischen Klebers fixiert, so dass bei einer Drehung der Passschraube 12 das Ritzel 16 gedreht werden kann. Wie aus 4 und 6 ersichtlich, greift das Ritzel 16 in das Zahnsegment 17a einer Scheibe 17 ein, so dass bei Drehung der Passschraube 12 die Scheibe 17 über einen begrenzten Winkelbereich verschwenkbar ist. 4 und 6 zeigen jeweils Endlagen der verschwenkbaren Scheibe 17, die über das Ritzel 16 eingestellbar sind.
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In dem in 4 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die in der linken jeweiligen Zeichnungshälfte dargestellten Bohrungen, welche als Flüssigkeitsdurchlass dienen, verschlossen.
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Die Scheibe 17 besitzt wie aus 4 und 6 erkennbar ist, birnenförmig ausgebildete Durchbrechungen 17b. Aus 4 erkennt man, dass die beiden unverschlossenen Bohrungen B1 und B2 als Flüssigkeitsdurchlass dienen. Je nach Stellung der Scheibe 17 in den Endlagen nach 4 oder 6 kann das Wasser in den Düsenkörper mit hohem Druck von 1,5 bar (1,5 × 105 Pa) durch den vollständigen Querschnitt 17b, der in 4 schraffiert dargestellt ist, hindurchfließen. Verschließt man die Bohrungen B1 und B2 durch Drehung der Scheibe 17 in die Endlage nach 6, ergibt sich ein kleinstmöglicher Drosselspalt 20 als Überlappungsbereich der Bohrungen B1 beziehungsweise B2 mit der Durchbrechung 17b der Scheibe 17. Die Schraube 18 ist im Grundkörper 11 bis auf den mechanischen Anschlag M (siehe 5) mittels eines technischen Kleber verschraubt und fixiert. Die Drosselscheibe 17, zu der die Schraube 18 einen Spalt s zwischen der Schraube 18 und der Drosselscheibe 17 definiert, ist über das Ritzel 16 drehbar aber dennoch unterhalb des Düsenkörpers 11 fixiert. Der Durchmesser des Rundrings 19 ist so gewählt, dass er den Spalt s überbrückt und die Drosselscheibe 17 mit definierter Kraft an den Grundkörper anpresst. Wie bereits erwähnt und in 7 angedeutet, dienen Verschlusskörper V1 und V2 zum Verschließen der zwei in der linken Zeichnungshälfte von 4 oder 6 dargestellten Bohrungen A1/A2. Der ankommende Flüssigkeitsstrom kann nur über die beiden rechten Öffnungen 17b in der Drosselscheibe 17 zu den sternförmig angeordneten Austrittskanälen im Grundkörper 11 fließen, das heißt in Richtung der in 8 dargestellten Pfeile. Die Position der Drosselöffnungen 17b wird mittels Imbusschlüssels über die Drehung der Passschraube 12 und damit der Drehung des Ritzels 16 und der Drosselscheibe 17 verändert. Ausgehend von 4 verkleinert man den offenen Querschnitt der sich überlappenden Bohrungen 17b und der Bohrungen B1 und B2 durch Drehung der Passschraube des Ritzels 16 im Uhrzeigersinn. Die Drosselwirkung wird stufenlos stärker bis die Position nach 6 erreicht ist. Um die Drosselwirkung zu vermindern, das heißt den offenen gemeinsamen Querschnitt der Öffnungen 17b und der Bohrungen B1 und B2 zu vergrößern, muss die Passschraube 12 und damit das Ritzel 16 gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden. Jeweilige mechanische Anschläge verhindern ein Überdrehen. In dem gewählten Ausführungsbeispiel wird mit dem Anschlag bei kleinster Drosselöffnung ein Mindestdrosselspalt S2 von ca. 1,8 mm erreicht, womit gewährleistet ist, dass ein Verschmutzen der Drossel durch Gras oder Sand wirksam verhindert wird.
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Bei der in 9-12 dargestellten Ausführungsvariante wird die Verschlussschraube S durch die Stellschraube 22 ersetzt. Anstelle der Scheibe 17 wird ein Zylinderkörper 26 verwendet, der an seiner dem Düsenkörper zugewandten Seite 4 kegelförmige Erhebungen 27 aufweist, deren größter Kegeldurchmesser so groß ist wie der Durchmesser der vorhandenen vier Bohrungen B. Der Zylinderkörper 26 wird mittels zweier Passschrauben 23 und 23a (von unten) an dem Düsengrundkörper 21 montiert. Die Stellschraube 22 ist mittels einer Mutter 25 sowie einer Kontermutter 25a am Grundkörper 21 mit definiertem Spiel befestigt. Vorzugsweise erfolgt die Fixierung auch hier mittels eines technischen Klebers. Die Stellschraube 22 greift mit ihrem freien Ende in ein Gewinde des Zylinderkörpers ein, so dass durch Drehung der Stellschraube 22 der Zylinderkörper 26 relativ zum Grundkörper 21 gehoben oder gesenkt werden kann. Bei einer Annäherung des Zylinderkörpers 26 an den Grundkörper 21 werden die kegelförmigen Erhebungen 27 in die Bohrungen B eingeschoben, wodurch zunächst vier nebeneinanderliegende Ringräume gebildet werden, durch die das Wasser in die Bohrungen B einströmt. Je näher der Zylinderkörper an den Grundkörper 21 geführt wird, desto enger wird der freie Ringspalt. Als Stellmittel dient die Stellschraube 22, die über einen Imbusschlüssel betätigt werden kann. Die beiden Passschrauben 23, 23a dienen als Zwangsführungen für den Zylinderkörper. Auch hier sind Anschläge vorgesehen, die ein mechanisches Überdrehen verhindern. Der Vorteil dieser zweiten Ausführungsvariante liegt darin, dass eine sehr feinfühlige Einstellung des ringförmigen Drosselspaltes möglich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2004/088043 A1 [0003]
- EP 2843132 A2 [0004]
- EP 2843132 A1 [0005]
