DE19855914A1 - Abflußkanal mit linearer Flüssigkeitsentnahme mittels seinen Seitenwänden entlang angeordnete Überfallwehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abflußkanal mit linearer Flüssigkeitsentnahme mittels seinen Seitenwänden entlang angeordneter Überfallsegmente oder gleichförmigen Überfallwehre. Ein derartiger Abflußkanal, auch die Ablaufrinne genannt, ist insbesondere für radiale oder rechtwinklige Nachklärbecken bestimmt.

Eine, in der polnischen Patentbeschreibung Nr.: 14 91 55 geoffenbarte Dekantierapparatenrinne besteht im wesentlichen aus einem elastischen Dichtungsband, dessen eine Kante mit der Überfallkante des Dekantierapparatenmantels mechanisch verbunden ist. Eine andere Kante ist zur oberen Ecke der Tragkonstruktion in solcher Weise befestigt, daß so ausgebildete elastische Rinne eine ähnlich der Evolvente im Querschnitt Form aufweist.

Aus der polnischen Patentbeschreibung 12 80 15 ist eine andere Anlage dieser Art bekannt. Der durch die Schraubenflaschezüge auf den festen Stützkonsolen befestigten, mit höherverstellbarer Überflußkante, Abflußkanal, welcher sich aus Segmenten zusammensetzt. Der Abflußkanal ist mit einigen auf den höhenverstellbaren Stützkonsolen aufgehängten Segmenten versehen, die Verbindung mit anderen Abflußkanalabschnitten herstellen. Die einzelnen Abflußkanalabschnitten sind mit geraden Flachdichtungsbändern und verschraubten Flachstangen miteinander verbunden. Der erste aus den Abflußkanälen hat die Aufgabe, die Beseitigung des Schlammes zu vereinfachen und den Korrosionsschutz zu gewährleisten. Der zweite Abflußkanal kann leichter ausgefertigt und montiert werden.

Die in der Praxis verwendeten Abflußkanälen mit linearen Flüssigkeitsentnahme mittels - öfter - ihren Seitenwänden entlang angeordnete Zackenschwellen haben einen, auf der ganzen Länge, gleichmäßigen Querschnitt. Infolge einer linearen Flüssigkeitsentnahme steigert die Flüssigkeitsströmung Q von einem kleinen bis zum maximalen Abflußströmung, die zum größeren konstruktiven Aufwand solcher Abflußkanälen führt. Aus Gründen der Qualitätsoptimierung sind heute die Abflußkanalbleche sehr aufwendig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun in der Schaffung eines, zur einen variablen Flüssigkeitsströmumg Q angepaßten Abflußkanals, was einen variablen Querschnitt dieses Abflußkanals und niedrigen Blechverbrauch bedeutet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem eingangs genannten Abflußkanal dadurch gelöst, daß der Abflußkanal mit linearer Flüssigkeitsentnahme mittels seinen Seitenwänden entlang angeordnete Überfallwehre, die gegenüber Q variablen Abmessungen, d. h. die Seitenwandhöhe und die Bodenbreite = 2H im auf der ganzen Länge Querschnitten aufweisen. Der zunehmenden Flüssigkeitsströmung kann nach der folgenden Formel berechnet werden:

Q = 2.√g.H^5/2,

wo g = 9,81 m/s² = die Erdbeschleunigung und H = die Abflußkanalhöhe sind. Wenn es sich um Segmentwehre handelt, die angegebenen Querschnitt aufweisende Segment, und dann - der Reihe nach - auf das den maximalen Querschnitt aufweisenden Segment.

Die Form des Abflußkanals erfindungsgemäß gewährleistet einen minimalen, der ganzen Flüssigkeitsströmungslänge entlang Profilradius, d. h. das konstante Verhältnis der Höhe des Abflußkanals zur Bodenbreite 1 : 2 beträgt. Die mit gleichmäßigen Überfallwehren versehenen Abflußkanäle sind linear zur zunehmenden Q angepaßt und durch das lineare Inkrement der Seitenwandhöhe und das lineare Inkrement der Abflußkanalbodens erfolgt. Wenn es sich um die Überfallsegmentwehre handelt, die Anpassung des Abflußkanalschnittes an die zunehmende Flüssigkeitsströmung Q in der durch Berechnungen optimierten Weise, z. B. alle 1/6 Umfangslänge sprungweise erfolgt, d. h., daß das den minimalen Querschnitt auweisende Segment in das den mittleren Querschnitt aufweisende Segment, und dann das den maximalen Querschnitt aufweisende Segment übergeht.

Das Querschnittinkrement findet gegenüber dem vorangehenden Segment anhand der höhenverstellbaren Seitenwände 6 und des breitenverstellbaren Bodens 8 um ca. 30% statt. In einer weiteren Ausführungsform, der Abflußkanal - bei der Erhaltung seiner optimalen Querschnittoberfläche - an die Flüssigkeitsströmung 9 in der durch Berechnungen optimierten Weise, z. B., d. h. daß das den minimalen Querschnitt aufweisende Segment in das den maximalen Querschnitt aufweisende Segment übergeht. Das Querschnittinkrement erfolgt um ca. 30% gegenüber dem vorgehenden Segment durch den breitenverstellten Boden.

Mit dieser vorteilhaften Merkmalskombination ist es erstmals möglich, die Kosten des Materials und die Arbeitskosten zu senken, wie auch bessere Benutzung der Nachklärbeckennutzoberfläche zu sichern. Unter Berücksichtigung der verschiedenen Ausführungsbeispielen es ist zu betonen, daß einerseits die Ausführung eines Abflußkanals mit einer gleichmäßiger Konstruktion und einem minimalen Profilradius eine minimale Anzahl von Blechen erfordert, aber andererseits nicht problemlos ist. Die Ausführung eines Abflußkanales mit Überfallsegmentwehren führt beim minimalen Blechverbrauch zu der unterschiedenen Höhen von Stützen oder zur Installation von Unterlagen unter Segmenten mit niedriger Tiefe. Die Ausführung eines Abflußkanals mit optimaler Querschnittoberfläche, dagegen, erfordert bei nicht so vorteilhaften Proportion von Abflußkanalformen einen größeren Blechverbrauch, aber nicht mit erforderlichen, unterschiedlichen Höhen von Stützen oder Unterlagen verknüpft ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf den Halbkreis eines gleichmäßigen Abflußkanales,

Fig. 2 einen in Fig. 1 der Linie A-A entlang bemerkten Querschnitts eines Abflußkanales,

Fig. 3 einen der Linie B-B entlang Längsschnitt eines Abflußkanales,

Fig. 4 einen der Linie C-C entlang Querschnitt eines Abflußkanales,

Fig. 5 einen in Fig. 1 der Linie D-D entlang bemerkten Längsschnitt dieses Abflußkanales.

Analogisch, Fig. 6 eine schematisierte Draufsicht auf den Halbkreis eines Segmentabflußkanales, Fig. 7 - dieselben Segment Abflußkanal der Linie E-E entlang, Fig. 8 - der Linie F-F entlang, Fig. 9 - der Linie G-G entlang und Fig. 10 - der Linie H-H entlang. Weiters zeigt Fig. 11 eine Draufsicht auf den Halbkreis eines Segmentabflußkanales mit optimalem Querschnitt und - analogisch dieselben Segmentabflußkanals in Querschnitten in Fig. 12, 13, 14 und 15, wobei Fig. 12 einen Längsschnitt des Segmentabflußkanales der Linie J-J entlang, Fig. 13 - der Linie K-K entlang, Fig. 14 der Linie L-L und Fig. 15 - der Linie M-M entlang, Fig. 16 und 17 zeigen axiometrische Übersichtspläne von Segmentabflußkanälen, wobei Fig. 16 zeigt eine schematisierte Darstellung (gemäß der Fig. 6) eines Abflußkanales mit variabler Breite und konstanter Tiefe. Fig. 19 stellt das Diagramm dar, welches eine Abhängigkeit der Abmessungen (Höhe und Breite) für Abflußkanäle mit min. Profilradius von einer zunehmenden Flüssigkeitsströmung Q der Länge des Abflußkanals entlang.

Wie aus Fig. 1 bis Fig. 5 ersichtlich ist, einen zylindrischen Nachklärbeckensabfluß mit gleichmäßiger Konstruktion hat eine variable Breite und Tiefe. Sein Querschnitt A-A in Form eines 1/3 Halbkreises des Nachklärbeckens ist nahezu zweimal kleiner als der Querschnitt C-C des 2/3-Halbkreises. Der Längsschnitt B-B im Anfangsteil des Abflußkanals hat eine Form eines Viereckes, welches sich in die Strömungsrichtung erweitert. Dieser Querschnitt ist auch um 1/3 kleiner als der Längsschnitt D-D. Die Tiefe der Abflußkanals in die Strömungsrichtung nimmt beim optimalen, d. h. minimalen Profilradius zu. Das Verhältnis der Summe von Seitenwandlänge 1 zu Bodenbreite 2 für eine bestimmte Strömung Q beträgt 1 : 2. Fig. 1 bis Fig. 10 stellen erfindungsgemäß einen 6-segmentären Abflußkanal eines zylindrischen Nachklärbeckens dar, welches eine variable Breite und Tiefe hat. Zwei miteinander verbundene Halbkreise des Abflußkanals setzen sich jeweils aus dem Segment 3 mit minimalen Querschnitt aus dem Segment 4 mit mittlerem Querschnitt und aus dem Segment 5 mit maximalen Querschnitt zusammen. Der Querschnitt E-E durch das Segment 4 stellt die Seitenwände 6 und die Knotenbleche 7 dar. Dieser Querschnitt ist um 30% kleiner als der Querschnitt G-G durch das Segment 5. Im Längsschnitt F-F durch das Segment 3 und das Segment 4 und den Boden 8 des Segment 3 geht in den tiefen Boden des Segmentes 4 über. Im Querschnitt H-H durch das Segment 4 und 5 sind die Abmessungen nahezu zweimal größer als die anderen Abmessungen. Aus Fig. 16 ergibt sich in einfachster Art und Weise den segmentären, kaskadenartigen Charakter des Abflußkanales. Auf Grund der in Fig. 18 dargestellten Kurve kann man eine Abhängigkeit der Höhen H der Seitenwände 1 oder 6 des Abflußkanales, und auch der Bodenbreite 2 lub 8 gleich 2H von einer zunehmenden Flüssigkeitsströmung Q der Abflußkanallänge entlang ablesen. In solcher Weise können die Höhe H = 0,3 m bei einer Länge des Abflußkanales von ca. 18 m und entsprechend die Höhe H = 0,4 m bei einer Länge des Abflußkanals von ca. 37 m erreicht werden. Der ganze Abflußkanalkreis eines segmentären, zylindrischen Nachklärbeckens hat eine variable Breite bei konstanter Tiefe, d. h. es handelt sich um den Abflußkanal mit optimalen Querschnitt, wie Fig. 11, 12, 13, 14 und 15 darstellen. Der in Fig. 11 gezeigte Abflußkanal in Form eines Halbkreises setzt sich aus dem Segment 9 mit minimalem Querschnitt, aus dem Segment 10 mit mittlerem Querschnitt und aus dem Segment 11 mit maximalem Querschnitt zusammen. Im Querschnitt J-J durch das Segment 10 ist das zur Seitenwand befestigte Knotenblech 13 ersichtlich. Dieser Querschnitt ist um 40% kleiner als der Querschnitt L-L durch das Segment 11. Im Längsschnitt K-K durch das Segment 9 und das Segment 10, der Boden 14 des Segmentes 9 ist zusammengebunden mit dem auf dieselber Tiefe angeordneten Boden 14 des Segmentes 10. Der Querschnitt der Linie M-M entlang ist identisch mti dem Querschnitt K-K. Ein mögliches Ausführungsbeispiel des Abflußkanales wurde in Fig. 17 dargestellt. Gemäß dieser schematischen Darstellung umfaßt die Seitenwand 12 die Segmente 9, 10 und 11.

Claims (4)

1. Abflußkanal mit linearer Flüssigkeitsentnahme mittels seinen Seitenwänden entlang angeordneter Überfallsegmente - oder gleichförmigen Überfallwehre, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Abmessungen, d. h. die Höhen der Seitenwänden (1, 6) und die Bodenbreite (2, 8) = 2 II der Linie A-A, E-E und J-J sowie C-C, G-G wie auch L-L entlang einen, gegenüber dem zunehmenden Flüssigkeitsströmung, nach der folgenden Formel:
Q = 2.√g.H^5/2,
wo g = 9,81 m/s² = die Erdbeschleunigung und H = die Höhe der Ablaufrinnenwand bezeichnen, bei im Schnitt E-E oder J-J die mittleren Schnitte Wehrsegmente (4, 10) und im Querschnitt G-G oder L-L die maximale Schnitte aufweisenden Wehrsegmente (5, 11), variablen Wert haben.

2. Abflußkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Form auf der gesamten Länge der Flüssigkeitsströmung, d. h. beim konstanten 1 : 2- Verhältnis der Abflußkanalhöhe (1) zur Abflußkanalbodenbreite (2) einen minimalen Profilradius gewährleistet, wobei die Anpassung des Abflußkanalschnittes bei gleichförmigen Überfallwehren an die zunehmende Flüssigkeitsströmung Q linear ist und durch das lineare Inkrement der Höhe der Seitenwände (1) und durch das lineare Inkrement der Bodenbreite (2) erfolgt.

3. Abflußkanal nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung des Abflußkanalschnittes bei Überfallsegmentwehren an die zunehmende Flüssigkeitsströmung Q in der durch Berechnungen optimierten Weise, z. B. alle 1/6 Umfangslänge, sprungweise erfolgt, d. h., daß das den minimalen Querschnitt aufweisende Segment (3) in das den mittleren Querschnitt aufweisende Segment (4), und dann in das den maximalen Querschnitt aufweisende Segment (5) übergeht, wobei das Querschnittinkrement gegenüber dem vorangehenden Segment anhand der höhenverstellbaren Seitenwände (6) und des breitenverstellbaren Bodens (8) um ca. 30% erfolgt.

4. Abflußkanal mit linearer Flüssigkeitsentnahme mittels seinen Seitenwänden entlang angeordneter Überfallwehre, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung - bei der Erhaltung seiner optimalen Querschnittoberfläche - an die Flüssigkeitsströmung Q in der durch Berechnungen optimierten Weise, z. B. alle 1/6 Umfangslänge sprungweise erfolgt, d. h. daß das den minimalen Querschnitt aufweisende Segment (9) in das den mittleren Querschnitt aufweisende Segment (10) und dann in das den maximalen Querschnitt aufweisende Segment (11) übergeht, wobei das Querschnittinkrement gegenüber dem vorangehenden Segment anhand des breitenverstellbaren Bodens (14) erfolgt.