DE1434746A1

DE1434746A1 - Selbstregulierende Oberflaechen-Ablaufeinrichtung

Info

Publication number: DE1434746A1
Application number: DE19641434746
Authority: DE
Inventors: Von Mikusch-Buchberg D Donatus
Original assignee: VON MIKUSCH BUCHBERG DR JOHANN
Current assignee: VON MIKUSCH BUCHBERG DR JOHANN
Priority date: 1964-07-02
Filing date: 1964-07-02
Publication date: 1969-01-23
Also published as: CH441134A

Description

Dr.J.Donatue v.Mikusch-Buchberg Hamburg-Harburg,Vahlenkampffweg 3

"Selbstregulierende Oberflächen-Ablaufeinrichtung"

Die Erfindung "betrifft eine sich selbst regulierende Qberfläohen-Ablaufeinrichtung, bei der die Höhenlage dar Ablauföffnung durch den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit auf einen in der Vertikalachse verkürzbaren Tauchkörper innerhalb der durch die Längenveränderbarkeit des Tauohkörpers festliegenden Grenzen bestimmt wird.

Die erfindungsgemäße von der Höhe eines Flüssigkeitsspiegels in weiten Grenzen unabhängige automatische Oberfläohenablaufvorriohtung ist dadurch gekennzeichnet, daß ihre Öffntmg über eine in der Flüssigkeit liegende -Leitung mit einem in der Flüssigkeit angebrachten durch den hydrostatischen Außendruck in seiner vertikalen Ausdehnung varkürzbaren und bei seiner Verkürzung die Ablauföffnung nach unten ziehenden Tauchkörper verbunden und eine Drosselung des Wasseratisflusses vorgesehen ist.

Die Erfindung erlaubt das selbstregulierende Abziehen der Oberschicht einer Flüssigkeit von der Oberfläche her bei veränderlichem Spiegel, wobei die Ablauföffnung automatisch in der richtigen Höhe gehalten wird, um nur die oberste Schicht ablaufen zu lassen. Diese Automatik wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Teil der AbIaufleitung, der sich im Inneren der Flüssigkeit (bei Flüssigkeitspaaren vorzugsweise im Inneren der unteren Flüssigkeit) befindet, ganz oder teilweise einen Tauchkörper darstellt,, der unter dem hydrostatischen Druck der Außenflüssigkeit seine vertikale Ausdehnung zu verringern sucht. Befindet sich Flüssigkeit auch im Inneren dea Tauchkörpers und hat diese ganz oder annähernd die gleiche Höhe wie die Außenflüssigkeit, so wirkt' keine bzw. nur ein.e gering komprimierende Kraft auf den Tauchkörper. In diesem "Huhezustand" soll die Ablauföffnung aus dem Spiegel der Außen- flnasigkeit heraustragen, was durch eine nach oTomn wirkende

BAD

9098Q4703S6

Kraft erreicht wird, ζ_β B₀ durch den Auftrieb eines lie Ablauföffnung bildenden Triohters oder eines am Hals der Ablauföffnung angebrachten Schwimmkörpers oder durch eine Federkraft, a_o B. indem der Tauchkörper selber .aus elastischem Material wie z. B₀-Kautschuk geformt und so angebracht ist, daß er durch seine eigene Federkraft im "Ruhestand" die Ablauföffnung über dem Flüssigkeitsspiegel hälto Man kann auch eine Kombination dieser 3 genannten auftreibenden Kräfte verwenden, wenngleich u. U. die eine oder andere davon genügt.

Das Prinzip der Erfindung tritt in Kraft, wenn der beschriebene Ruhezustand dadurch gestört wird, daß man die im Inneren der Ablaufvorrichtung befindliche Flüssigkeit abzieht^ z_a B. durch Ablaufenlassen, Abhebern oder Abpumpen. Durch das Sinken des Flüssigkeitsspiegels im Inneren der Vorrichtung verringert sich der Innendruck im Tauchkörper so daß nun der Außendruck überwiegt und den Tauchkörper zusammendrückt und somit verkürzt. Da der Tauchkörper an seinem unteren Ende befestigt ist, entsteht nun eine nach unten wirkende Kraft, welche die Ablauföffnung nach unten zieht. Setzt man das Abziehen der Flüssigkeit fort, so wird die Ablauföffnung so lange nach unten gezogen, bis sie unter den Flüssigkeitsspiegel taucht und Flüssigkeit über den Rand der Öffnung in die Vorrichtung nachfließt. Sorgt man nun erfindungsgemäß dafür, daß das Ausströmen der Flüssigkeit, was gleichbedeutend ist mit der Entleerung des Tauchkörpers, langsamer vor sich geht, als Flüssigkeit über die Ablauföffnung nachströmen kann, was man unschwer durch Drosselung der Ablaufleitung oder durch die Wahl eines entsprechend kleinen Querschnitts für die Ablaufleitung aus dem Tauchkörper im Verhältnis zum Querschnitt der von der Ablauföffnung zum Tauchkörper führenden Verbindung

BAD ORIGWAL

909804/03 5 6

erreichen kann, so stellt sich selbsttätig ein Gleiohv gewichtszustand ein, der ein tieferes Eintauchen der Ab- \ lauföffnung in den Flüssigkeitsspiegel verhindert. In diesem Gleichgewichtszustand bleibt der sich im Inneren der Vorrichtung einstellende flüssigkeitsspiegel praktieoh konstant. Sie naoh oben und unten wirkenden Kräfte halten sioh die Waage, und es läuft ao viel Flüssigkeit von der Oberfläche naoh, wie man aus der Vorrichtung abfließen läßt. Der Höhenunterschied Bwischen der Ablauföffnung und den Außenflüssigkeit»spiegel, der den Ablauf reguliert, riohtet sich nun naoh der Menge flüssigkeit pro Zeiteinheit, die man aus der Vorrichtung abzieht* Durch Drosselung des Abflusses kann man also eine beliebig dünne Plüseigkeitssohicht τοη der Oberfläche der Außenflüsaigkeit Ablau-

fen lassen«

Das Funktionieren der Ablaufrorriohtung ist ist Gegeneat« zu stationär eingebauten überlaufsystemen von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels innerhalb der genannten Oreneen unabhängig.Die vom Tauchkörper her regulierte Ablauföffnung stellt sioh automatisch auf einen höheren oder niedrigeren Flüssigkeitsstand innerhalb der duroh die Maximal- und Hiniaalausdehnung des Tauchkörper* in seiner Vertikalaohee gegebenen Grenzen eia, tie folgt also z. B* einer duroh Wellengang bewegten Ober* fläche, stellt eioh auf die Wasserhöhe bei Ebbe und Flut ein und kann u. a. auch dazu dienen, eine leichtere Flüssigkeit von einer schwereren Flüssigkeit von oben her restlos abzuziehen.

Sie ist ±m einem sogenannten Sohwimmtrichter u. a« daduroh überlegen, daß die Oberfläche duroh keine Aufbauten, außer der Ablauföffnung selber, gestört wird, daß die abgezogene

BAD ORIG¹NAL

Flüseigkeitssohicht beliebig dünn gewählt werden kann und daß die Vorrichtung vom spezifischen Gewicht der' Flüssigkeit -unabhängig operiert.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu b e s anranken.

Beiepiel 1

Bei Schwimmbädern im Freien ist die" Eeinhaltung der Oberfläche von Staub und Insekten ein Hauptproblem. Eingebaute Becken enthalten meist eine Überlaufrinne am Band zur Hein-

haltung der Oberfläche, während freistehende Plastikbecken manchmal mit einem feststehenden Ablauftrichter versehen werden, der aber nur so lange arbeitet, als der Wasserspiegel in konstanter Höhe gehalten wird. Selbst wenn man das tjberlaufwasser ständig über ein Filter zurückpumpt, hört der Überlauf auf zu arbeiten, sobald der Spiegel sich durch Verdunstung um Bruchteile eines Millimeters gesenkt hat, während andererseits ein Regenguß genügt, um den Ablauftrichter zu fluten. Im gefluteten Zustand hat aber der Überlauf keine reinigende Wirkung auf die Oberfläche, da dae Yiasser dann unter der Oberfläche abläuft. Es ist leicht einzusehen, daß eine solche Einrichtung, die auf konstante Spiegelhöhe angewiesen ist, viele Mühe und Wartung erfordert und außerdem sehr un-, rationell ist, da z. B. das Regenwasser nicht ausgenutzt wird, sondern eine dem Niederschlag entsprechende Menge des Schwimm-wassers ohne Reinigungseffekt wieder abgelassen werden muß.

In Figur 1 stellt Έ die Außenwand und B den Boden eines runden, 1 m hohen Plastik-Schwimmbeckens dar, wie ea heute zur Aufstellung im Garten käuflich erhältlich ist. Es hat im Boden eine Öffnung 0, in der ein unter dem Erdboden B^f ver-

bad

⁹°³⁸°*'°³#|eοuο8eöa

legier Ablaufstutzen A mittels eines Flansches befestigt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zwischen 0 und dem veränderlichen Wasserspiegel S angebracht. T ist ein Plastiktrichter mit einem Durchmesser von 200 mm, dessen kurzer weiter Stutzen in ein 42 mm weites Verbindungsrohr R aus Kunststoff führt. Dieses mündet unten in ein System von 2 Faltenbälgen F und F¹ von 83 mm Außendurohmesser im Ruhezustand. Die Faltenbälge bestehen aus. 1^2 mm starkem Kunstkautschuk (Simrit) und besitzen genügend Elastizität, um sich, wenn keine Kraft von außen auf sie wirkt, auf eine Länge von über 350 mm auszudehnen und das Unterwassergewicht der darüber befindlichen Apparateteile, also von T und R, mit nur geringer Verformung zu tragen. Sie sind andererseits weich genug, um bei dem herrschenden hydrostatischen Außendruck, d. h., wenn sie leer sind, trotz des durch den Hohlraum des Trichters bedingten Auftriebs auf eine Länge von nur etwa 150 mm zusammengedrückt zu werden. Die Länge von R ist mit 550 mm so bemessen, daß der Triohter bei Druckausgleich, d. h., wenn der innere Flüssigkeitsspiegel S¹ etwa die Höhe des äußeren einnimmt, wie die Figur zeigt, über den Wasserspiegel herausragt, aber bei komprimierten Bälgen unter der Oberfläche versinken würde". Ist die Wasserhöhe im Schwimmbecken H, die Höhe vom Trichter und Rohrstück zusammen h und die Länge des Balgsystems bei entspannten, nur durch das tinterwassergewicht von T und R belasteten Bälgen L und bei komprimierten Bälgen 1, so muß

L +.h > H und
1 + h < H sein.

Da ils vorliegenden Beispiel h - 65 tun, L « 35 am und 1 ■ 15 cm ist, kann die Wasserhöhe H zwischen 100'om und 80 cm liegen, wenn der Überlauf in Tätigkeit sein soll. Der Wasserspiegel

t *

BAD ORIGINAL

909804/0356

hat also eine Höhentoleranz von rund ,-20 cm, während bei starren Systemen die Höhe innerhalb von 1 mm oder weniger konstant gehalten werden müßte. Anstelle der hier gewählten 2 mit einem kurzen weiten Rohrstück verbundenen Faltenbälge, könnte auch ein einzelner Faltenbalg von entsprechender Länge Verwendung finden. Durch Verwendung eines noch längeren Faltenbalges und entsprechender Verkürzung des Rohrstückes R ließe sich der Arbeitsbereich hinsichtlich Wasserhöhe noch wesentlich vergrößern, was aber bei einem. Schwimmbecken nicht notwendig ist. Füllt man den Trichter nach Verschließen des Ablaufstutzens A oder nach Anbringung eines Schlauchstücks G an A, das man anhebt, um das Ablaufen zu verhindern, so nimmt die Vorrichtung eine Ruhestellung ein, bei der der Trichter aus dem Wasser ragt. Legt man das Schlauchstück sodann auf den Boden, so fließt das in der Ablaufvorrichtung befindliche Wasser aus, wobei sich der Faltenbalg kräftig zusammenzieht und den Trichter T unter den Wasserspiegel zieht. Ist diese Stellung erreicht, so beginnt Wasser von der Oberfläche nachzuströmen, und es stellt sich im Inneren von R oder F eine Wasserhöhe ein, bei der die Auftriebs- und Abtriebskräfte sich automatisch die Waage halten. Man kann nun innerhalb der oben genannten Grenzen von 80 bis 100 cm Wasserhöhe beliebig viel Wasser durch A ablaufen lassen, ohne daß der Trichter T trocken läuft oder-dabei auch Wasser in das Becken zulaufen lassen, ohne daß der Trichter T flutet. Der Abflußschlauch hat einen Innendurchmesser von 12 mm und darf nicht so weit .sein, daß nicht genügend Wasser durch den Trichterhals nachströmen kann, da dieses zu einer zu plötzlichen Entleerung der Vorrichtung und dem völligen Untertauchen von T führen würde. Der in der Figur 1 gezeigte Korkring K dient zur zusätzlichen Stabili-

909804/0356

sierung der Vorriekfän§ und bewirkt in Verbindung mit der Elastizität°d§§ Salgsystems ein Wiederauftauchen des Trichters^ falli^diiiie^sk B. durch einen starken Wellen-

-axe nov 3

Anstatt das von der Oberfläche stammende Wasser aus der Vorrish4uB.g frei -ablaufen su lassen, wie in o'bigein Beispieli-^ri_ikian-fcMaßi>diS9ifelä.ttiⁱi<jrrichtung mit einem Hilfsbehälterstfexfefndönw Za^dle'sia&Zweck führt man den Ablauf schlaucßaft fianieiilsSbeAsaeac&dBwimmbecken auf dem Boden stehändes?9fceiIv/e£a§iM±t'iws£ö6r2gefülltes Fäßchen* das etwas kSlieiJiiaeiiiii.isöll alB^äe? FMäsigkeitsspiegel, welcher

in deren Inneren^ 'Wasser, um eine Heberveri)üadiiagoau«ßehaiffenii Ssßlgöi^ofiuaoöo lange Wasser durch diex¥öJJ»ifiningeiH^<ieniÜl±I£eliäilMl%&£$ ^bis der Wasserspiegel Imtteioen dÖBiAlj2?gffi#^eiir£öSiTäfig entspricht und

ÄBflägKe des Yiassers im jffäfi SM dem Hilfsbehäl- «iiSffeFilter in das des ver-

aus

:« ^dB edi äaEb&z. s&o d'«niÖ£¥eatf "eingebauten Sfh_;f4^b₁|%<?|§eji|;j-wir4₉e;Ätopcaedteeii Hilfs

xoCi Λ9tall T

körpere (wie in Beispiel l) nicht möglioh oder nioht praktisch

BAD

ist| z.B. zum Absaugen einer ölschieht von der Wasseroberfläche auf offener See, in Hafenbecken und dergl.

Der Ablauftrichter TR ist über den Faltenbalg B aus Kautschuk oder Kunststoff mit der Sockelplatte R eines unter Wasser"hängenden Gestänges G verbunden, das von drei in Dreiecksform angeordneten Schwimmern S₁, S» und S, getragen wird (Figur 2 zeigt zwei dieser Schwimmer). Die Schwimmer sind so bemessen, daß sie das TJnterwassergewioht der gesamten Vorrichtung einschließlich'Anschlußschlauch bei E auch bei gefülltem Ablaufsystem am Untergehen verhindern. Das Ünterwassergewxoht des Gestänges ist; andererseits auch bei leerem Ablaufsystem größer als der Auftrieb des Trichterrohrs. Auf diese Weise kann der Balg einerseits bei leerem Ablaufsystem die Trichteröffnung Oe unter Wasser ziehen, während andererseits die ganze Torriohtung auch bei vollem Ablaufsystem nicht versinkt. E ist mit einem Schlauch an eine Pumpe angeschlossen. Wird aus dem Ablaufsystem Flüssigkeit abgepumpt, so senkt sich die Trichteröffnung auf den Wasserspiegel - obgleich das gesamte schwimmende System leichter wird und sich etwas anhebt - und es läuft.nun, wie in Beispiel 1, soviel Flüssigkeit von der Oberfläche her nach, wie man abpumpt, d. h. die Dicke der abgezogenen Schicht stellt sich selbstregulierend ein, vorausgesetzt, daß nicht schneller abgepumpt wird, als Flüssigkeit durch den Trichterhals nachströmen kann. Anstatt bei E abzupumpen, kann man die Flüssigkeit auch abhebern, indem man z. B. den dort angebrachten Schlauch in einen tiefer liegenden Behälter führt und den Schlauch entlüftet.

Die Bedeutung des in der Vertikalachse komprimierbaren Tauchkörpers B im Beispiel 2 erkennt man, wenn man eine entsprechen-■ de Anordnung, aber mit einer starren Verbindung zwischen

909804/0356

Trichterrohr und Soofcelplatte R, wählt. Das so entstandene schwimmende Ablauftrichter-system ist nicht selbstregu-Iierend. Wählt man nämlich die Länge des Trichterrohrs so, daß auch hei leerem Ablauf die Trichteröffnung unter der Oberfläche liegt, damit überhaupt Flüssigkeit abläuft, so nimmt die Trichteröffnung eine tiefere Lage ein, sobald Flüssigkeit einläuft, da die Vorrichtung dadurch schwerer wird. Ss ist also nicht möglich, den Spalt zwischen Flüssigkeitsspiegel und Trichteröffnung beliebig klein zu halten. Außerdem muß die Vorrichtung sehr genau hinsichtlich der Trichterhöhe justiert werden, damit ein Ablauf möglichst nahe an der Oberfläche stattfindet. Schließlich müßte sie für ein geändertes spezifisches Gewicht, beispielsweise bei veränderter Wassertemperatur oder bei verändertem Salzgehalt Jeweils neu justiert werden. Alle diese Nachteile werden durch den erfindungsgemäßen Einbau des die Höhenlage der Ablauföffnung selbstregulierenden Tauchkörpers beseitigt.

BAD

909804/0356

Claims

A H34746

Patentansprüche

IH Yon der Höhe eines Flüssigkeitsspiegels in weiten Grenzen unabhängige automatische Oberflaohenablauf vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Öffnung über eine in der Flüssigkeit liegende Leitung mit einem in der Flüssigkeit angebrachten durch den hydrostatischen Außendruck in seiner vertikalen Ausdehnung verkürzbaren und bei seiner Verkürzung die Ablauföffnung nach unten ziehenden Tauchkörper verbunden und eine Drosselung des Wasserausflusses vorgesehen ist,
2) Torrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die ablaufende Flüssigkeit in einen durch äußeren überdruck in seiner Tertikaiachse verkürzbaren Tauchkörper schneller : einfließen als aus diesem ausfließen kann, der so angebracht ist, daß die Höhenlage der Ablauföffnung im Verhältnis zum Flüssigkeitsspiegel von der Differenz der auf den Tauchkörper wirkenden inneren und äußeren Druckkräfte in dem Sinn bestimmt wird, daß eine Terringerung des Innendrucks zu einer Abwärtsbewegung der Ablauföffnung und dadurch zu schnellerem Machfließen von Flüssigkeit führt.
3)' Torrichtung: nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet daß die Ablaufvorrichtung als frei schwimmender Körper ausgebildet ist.