DE202016102054U1

DE202016102054U1 - Klär- oder Absetzbecken mit einem Löcher aufweisenden Hohlkörper zum Abzug von Reinwasser und einer damit verbundenen Überlaufeinrichtung

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Publication number: DE202016102054U1
Application number: DE202016102054.9U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-04-19
Filing date: 2016-04-19
Publication date: 2017-07-24
Anticipated expiration: 2026-04-20
Also published as: DE102017108310A1

Abstract

Klär- oder Absetzbecken mit einem Hohlkörper (3) zum Abzug von Reinwasser, der Löcher (4) für den Eintritt von Reinwasser aus einem Becken (2) in den Hohlkörper (3) aufweist, einer über eine Abzugsleitung (5) mit dem Hohlkörper (3) verbundenen Überlaufeinrichtung (19) mit einer Überlaufkante (18) an einem höheneinstellbaren Wehrelement (12) in einer Kammer (6) und einer Ausgleichssteuerung, die mechanisch mit dem höheneinstellbaren Wehrelement (12) verbunden ist und die Höhe der Überlaufkante (18) in Abhängigkeit von der Höhe des Wasserspiegels (14) im Becken (2) einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichssteuerung eine Lastausgleichseinrichtung (22, 23; 30, 34; 46, 47) umfasst, die auf das höheneinstellbare Wehrelement (12) eine Gegenkraft ausübt, deren Höhe mit dem Ausmaß der Absenkung des höheneinstellbaren Wehrelements (12) aufgrund der auf das höheneinstellbare Wehrelement (12) wirkenden Wasserlast zunimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Klär- oder Absetzbecken mit einem Hohlkörper zum Abzug von Reinwasser, der Löcher für den Eintritt von Reinwasser aus einem Becken in den Hohlkörper aufweist, einem über eine Abzugsleitung mit dem Tauchrohr verbundenen Überlaufwehr mit einer Überlaufkante an einem höheneinstellbaren Wehrelement und einer Ausgleichssteuerung, die mechanisch mit dem höheneinstellbaren Wehrelement verbunden ist und die Höhe der Überlaufkante in Abhängigkeit von der Höhe des Wasserspiegels im Becken einstellt.
Zum Abziehen des geklärten Wassers (Reinwasser) aus Klär- oder Absetzbecken werden oben offene Rinnen oder gelochte Tauchrohre verwendet. Bei den oben offenen Rinnen läuft das Reinwasser über den oberen Rand einer Seitenwand von oben in die Rinne hinein. Bei den gelochten Tauchrohren sind die Löcher unterhalb des Wasserspiegels im Becken angeordnet, sodass das Wasser durch die Löcher in die Tauchrohre einströmt. Gelochte Tauchrohre sind als kreisringförmige Rohre oder Unterwasserkastenrinnen ausgebildet. Sie sind insbesondere in der DE 195 80 792 B4 , WO 96/02467 A1 , DE 10 2006 034 027 A1 und EP 0 668 242 B1 beschrieben.
Der Vorteil des Reinwasserabzuges durch gelochte Tauchrohre ist, dass er erheblich unempfindlicher gegen Windbeeinflussung als offene Rinnen ist, die mit freiem Überfall des Wassers funktionieren. Nachteilig ist, dass sich bei wechselnden Wassermengenströmen starke Höhenschwankungen des Wasserspiegels im Becken ergeben. Aus diesem Grunde werden bei gelochten Tauchrohren Einrichtungen zur Reduzierung der Wasserspiegelschwankungen im Becken vorgesehen.
Herkömmliche Ausgleichssteuerungen zur Reduzierung der Wasserspiegelschwankungen bestehen aus folgenden Bausteinen:

– Einem Sensor zur Niveauerfassung im Klärbecken,
– einer Regeleinrichtung in einem Schallschrank,
– einem verstellbaren Überlaufwehr in einem Anbauschacht, in den das Reinwasser aus dem gelochten Tauchrohr einströmt,
– einem Motorantrieb, der mechanisch mit dem Überfallwehr und elektrisch mit dem Schaltantrieb verbunden ist.

Der Arbeitsablauf ist dabei folgender: Mithilfe der Niveauerfassung wird der Wasserstand im Klärbecken ermittelt. Wenn sich der Wasserstand erhöht, wird über die Regeleinrichtung im Schaltschrank das Überfallwehr nach unten gefahren, bis der Sollwert für die Niveauhöhe wieder erreicht ist. Wenn der Wasserstand im Becken fällt, wird das Überfallwehr nach oben gefahren, bis der Wasserspiegel den Sollwert erreicht. Somit bedeutet steigender Wasserspiegel größere Reinwasserströme und fallender Wasserspiegel kleinere Reinwasserströme im gelochten Tauchrohr.
Der bauliche Aufwand herkömmlicher Klär- und Absetzbecken mit gelochten Tauchrohren und Ausgleichssteuerung ist hoch und insbesondere die elektrischen Komponenten können ausfallen.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein baulich weniger aufwendiges und betriebssicheres Klär- oder Absetzbecken mit gelochten Tauchrohren und Ausgleichssteuerung zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird durch ein Klär- oder Absetzbecken mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Klär- oder Absetzbecken umfasst einen Hohlkörper zum Abzug von Reinwasser, der Löcher für den Eintritt von Reinwasser aus dem Becken in den Hohlkörper aufweist, eine über eine Abzugsleitung mit dem Hohlkörper verbundene Überlaufeinrichtung mit einer Überlaufkante an einem höheneinstellbaren Wehrelement in einer Kammer und eine Ausgleichssteuerung, die mechanisch mit dem höheneinstellbaren Wehrelement verbunden ist und die Höhe der Überlaufkante in Abhängigkeit von der Höhe des Wasserspiegels im Becken einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichssteuerung eine Lastausgleichseinrichtung umfasst, die auf das höheneinstellbare Wehrelement eine Gegenkraft ausübt, deren Höhe mit dem Ausmaß der Absenkung des höheneinstellbaren Wehrelementes aufgrund der auf das höheneinstellbare Wehrelement wirkenden Wasserlast zunimmt. Umgekehrt sinkt die Höhe der Gegenkraft mit dem Ausmaß des Ansteigens des Wehrelements. Vorzugsweise ist die Lastausgleichseinrichtung so ausgebildet, dass sie in einer Ausgangslage des höheneinstellbaren Wehrelements, in der das Wasser gerade bis zur Überlaufkante am höheneinstellbaren Wehrelement ansteht und nicht über die Überlaufkante überläuft, eine Gegenkraft auf das höheneinstellbare Wehrelement ausübt.
Erfindungsgemäß stellt sich die Höhe des höheneinstellbaren Wehrelements in Abhängigkeit von der auf dieses Wehrelement wirkenden Wasserlast ein. Bei steigender Wasserlast auf das Wehrelement sinkt dieses nach unten ab. Mit dem Ausmaß der Absenkung des Wehrelementes nach unten steigt die von der Lastausgleichseinrichtung auf das Wehrelement ausgeübte Gegenkraft an, bis diese Gegenkraft die erhöhte Wasserlast aufhebt. In dieser Höhenlage bleibt das Wehrelement stehen. Die auf das Wehrelement wirkende Wasserlast hängt von der Überfallhöhe des Reinwassers an der Überlaufkante ab. Je höher die Überlaufhöhe, desto höher ist die Wasserlast, die auf das Wehrelement wirkt. Je geringer die Überlaufhöhe, desto geringer ist die auf das Wehrelement wirkende Wasserlast. Die Überlaufhöhe hängt wiederum vom Mengenstrom des Reinwassers ab, der das Becken durch den gelochten Hohlkörper verlässt. Wenn der Mengenstrom steigt, steigt auch der Wasserspiegel im Becken. Wenn der Mengenstrom fällt, fällt auch der Wasserspiegel im Becken. Somit steigt bei steigendem Wasserspiegel im Becken die Überfallhöhe des Reinwassers an der Überfallkante und das Wehrelement sinkt ab. Hierdurch steigt der Mengenstrom des abgezogenen Reinwassers, bis der Wasserspiegel im Becken die gewünschte Lage erreicht. Umgekehrt reduziert sich bei fallendem Wasserspiegel im Becken die auf das Wehrelement wirkende Wasserlast, sodass das Wehrelement angehoben wird, bis der Wasserspiegel im Becken auf die gewünschte Höhe angehoben ist. Das erfindungsgemäße Klär- oder Absetzbecken kann baulich vergleichsweise einfach und störsicher ausgebildet werden.
Der Hohlkörper ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsart ein länglicher Hohlkörper, d.h. ein Hohlkörper, dessen Längsabmessungen die Querabmessungen überschreiten. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Hohlkörper kein länglicher Hohlkörper, sondern ein gedrungener Hohlkörper, d.h. ein Hohlkörper, der in Längsrichtung und in Querrichtung etwa gleiche Abmessungen aufweist. Hierbei kann es sich insbesondere um ein kurzes Rohr oder um einen Kasten handeln. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Hohlkörper ein Tauchrohr oder eine oben geschlossene Kastenrinne. Das Tauchrohr hat vorzugsweise einen kreiszylindrischen Querschnitt und die Kastenrinne hat vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt. Das Tauchrohr und die Kastenrinne werden vollständig in das Wasser eingetaucht. Die Löcher können sich an einer beliebigen Stelle des Umfangs dieser Hohlkörper befinden, an den Längsseiten, an der Unterseite und an der Oberseite. Gemäß einer weiteren Ausführungsart der Erfindung ist der Hohlkörper nur teilweise in das Wasser im Becken eingetaucht, wobei der eingetauchte Teil des Hohlkörpers die Löcher aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der nur teilweise eingetauchte Hohlkörper in dem Bereich, der oberhalb der Wasseroberfläche angeordnet ist, oben offen. Hierbei kann es sich insbesondere um ein oben offenes bzw. in horizontaler Richtung geschnittenes Rohr oder um eine oben offene Kastenrinne handeln.
Die Überlaufeinrichtung weist eine Kammer und ein in der Kammer angeordnetes, höheneinstellbares Wehrelement auf. Das höheneinstellbare Wehrelement weist die Überlaufkante auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart ist die Kammer als Anbauschacht an die Außenseite der Wand des Beckens angebaut. Gemäß einer anderen Ausführungsart ist die Kammer an die Innenseite der Wand des Beckens angebaut. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die an die Innenseite der Wand des Beckens angebaute Kammer ein Blechkasten. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Kammer ein vom Becken getrenntes Bauteil, das über die Abzugsleitung mit dem Löcher aufweisenden Hohlkörper verbunden ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart weist das höheneinstellbare Wehrelement eine Abwinklung nach außen auf, auf die die von der Überfallhöhe abhängige Wasserlast einwirkt. Die Abwinklung ist von der Seite des höheneinstellbaren Wehrelementes, auf der das Reinwasser angestaut wird, nach außen zu der Seite gerichtet, zu der das Reinwasser über die Überlaufkante überläuft. Infolgedessen übt die über die Abwinklung angeordnete Schicht des durch das Überlaufwehr angestauten Reinwassers von oben eine Kraft auf die Abwinklung aus, die mit der Überlaufhöhe des Reinwassers an der Überlaufkante anwächst. Die Abwinklung ist z. B. horizontal ausgerichtet oder spitzwinklig und nach außen ansteigend zur Horizontalen geneigt. Aufgrund dieser Abwinklung beeinflussen Änderungen der Überfallhöhe die auf das Wehrelement wirkende Wasserlast in besonders starkem Ausmaß. Hierdurch wird eine genauere Regelung des Wasserspiegels im Becken erreicht und der Einfluss von Reibungskräften, Verschmutzungen etc. auf die Genauigkeit der Regelung gemindert. Die Abwinklung ist beispielsweise ein Kragen oder Konus an einem Teleskopoberteil eines Teleskoprohres.
Ferner umfasst die Erfindung Ausführungsarten ohne Abwinklung, bei denen die Wasserlast allein auf den oberen Rand des höheneinstellbaren Wehrelementes wirkt, an dem die Überfallkante ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsart hängt die Wasserlast von der Wandstärke des höheneinstellbaren Wehrelementes ab.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist das höheneinstellbare Wehrelement eine um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar gelagerte Überfallklappe mit der Überfallkante an einem von der Schwenkachse entfernten Ende, wobei die Überfallklappe in der Ausgangslage ausgehend von der Schwenkachse winklig, vorzugsweise spitzwinklig, zur Horizontalen nach oben geneigt ist. Bei dieser Ausführungsart ist die schwenkbar gelagerte Überfallklappe das höheneinstellbare Wehrelement.
Die Überfallkante an dem von der Schwenkachse entfernten Rand der Überfallklappe definiert in einer im Winkel zur Horizontalen geneigten Ausgangsstellung die Höhe des Wasserspiegels im Klärbecken bei Wasserstillstand. Dieser Punkt ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsart noch zusätzlich durch einen Anschlag gesichert, der die Überfallklappe an einem Schwenken in Gegenrichtung hindert. In dieser Ausgangsstellung wirken als vertikale Lasten die Dreieckslast des Reinwassers auf die Überfallklappe und das Eigengewicht der Überfallklappe. Zudem wirkt auf die Überfallklappe der seitliche Wasserdruck. Die Überfallklappe kann in der Ausgangsstellung mittels eines Gegengewichtes oder einer entsprechend vorgespannten Feder gehalten werden. Wenn jetzt Wasser über die Überfallkante strömt, baut sich aufgrund der Überfallhöhe des überfallenden Wassers über die Überfallkante zusätzlich zur Grundlast eine Zusatzlast auf. Je höher der Mengenstrom des über die Überfallkante strömenden Reinwassers, desto höher wird die Überfallhöhe. Da das Gegengewicht oder die Federeinrichtung ursprünglich auf den Ausgangszustand eingestellt war, bei dem gerade kein Reinwasser abfloss, schwenkt jetzt die Überfallklappe nach unten. Infolgedessen erhöht sich das Gegengewicht oder erhöhen sich die Rückstellkräfte der Federeinrichtung, bis die Überfallklappe mit der aktuell auf diese wirkenden Wasserlast im Gleichgewicht ist. Durch Schwenken senkt sich die Überfallkante nach unten und fällt die Höhe des Wasserspiegels im Überlaufbecken. Da das Wasser im Überlaufbecken hydraulisch mit dem Wasser im Becken verbunden ist, senkt sich der Wasserspiegel im Becken ebenfalls ab. Da die Verluste der Strömung in dem Hohlkörper mit steigendem Mengenstrom des hindurchfließenden Reinwassers anwachsen und ein Steigen des Wasserspiegels im Becken nach sich ziehen, wirkt das Absenken der Überfallklappe dem Steigen des Wasserspiegels im Klärbecken entgegen, sodass dieses abgeschwächt oder ganz eliminiert wird. Im Idealfall senkt sich die Überfallklappe bei maximalem Durchfluss so weit ab, dass das Ansteigen des Wasserspiegels durch die Strömungsverluste des Hohlkörpers und das Ansteigen der Überfallhöhe ausgeglichen wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist ein weiterer Anschlag vorhanden, der das Schwenken der Überfallklappe nach unten begrenzt. Hierdurch wird die untere Endstellung der Überfallklappe definiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist das höheneinstellbare Wehrelement an einer Längsführung vertikal verfahrbar geführt. Bei dieser Ausführungsart wird die Höhe durch vertikales Verfahren des höheneinstellbaren Wehrelementes eingestellt. Hierbei muss jedoch darauf geachtet werden, dass das Wehrelement beim Verfahren nicht verkantet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart weist das höheneinstellbare Wehrelement ein an der Längsführung geführtes, vertikales unteres Wehrelemententeil und ein ausgehend von seiner Verbindung mit dem oberen Rand des unteren Wehrelementeteils horizontal oder spitzwinklig zur Horizontalen nach oben geneigtes oberes Wehrelemententeil mit der Überlaufkante am äußeren Rand auf. Bei dieser Ausführungsart wirkt die Wasserlast auf das spitzwinklig zur Horizontalen geneigte obere Wehrelemententeil. Gemäß einer weiteren Ausführungsart sind zwei entgegengesetzt gerichtete höheneinstellbare Wehrelemente der vorstehenden Art vorhanden und starr miteinander verbunden, sodass sich die auf die oberen Wehrelemententeile wirkenden Wasserlasten ausgleichen und die Reibung der höheneinstellbaren Wehrelemente in der Längsführung vermindert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist das Überfallwehr mit den seitlichen Rändern des höheneinstellbaren Wehrelementes verbundene und von diesen hochstehende Seitenwände und/oder eine am vorderen Rand des höheneinstellbaren Wehrelements hochstehende Vorderwand auf. Diese Ausführung begünstigt die Abdichtung des höhenverstellbaren Wehrelements an den festen seitlichen Wänden der Kammer des Überlaufwehrs.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist das höheneinstellbare Wehrelement ein bewegliches Teleskopoberteil, das vertikal verlagerbar an einem feststehenden Teleskopunterteil geführt ist, wobei das Teleskopunterteil mit der Abzugsleitung vom Hohlkörper verbunden ist. Bei dieser Ausführungsart ist die Überlaufkante am oberen Rand des Teleskopoberteils ausgebildet. Das höheneinstellbare Wehrelement kann so ausgebildet sein, dass die Wasserlast gleichmäßig auf das Teleskopoberteil wirkt und dieses reibungsarm am Teleskopunterteil geführt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart hat das Teleskopoberteil am oberen Rand einen nach außen vorstehenden Kragen, der am äußeren Rand die Überlaufkante aufweist. Durch Dimensionierung des Kragens kann die auf das Teleskopoberteil wirkende Wasserlast beeinflusst werden. Alternativ weist das Teleskopoberteil unterhalb der Überlaufkante eine Abwinklung nach außen auf, welche die auf das Teleskopoberteil wirkende Wasserlast vergrößert. Ferner umfasst die Erfindung Ausführungsarten, bei denen das Teleskopoberteil keinen nach außen vorstehenden Kragen und auch keine Abwinklung nach außen aufweist, sodass die Größe der Wasserlast von der Wandstärke des Teleskopoberteils bestimmt ist.
Das Teleskoprohr muss nicht kreisrund sein. Ovale oder rechteckige Rohre eignen sich ebenfalls.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Kragen eine Kreisringscheibe oder ein sich von unten nach oben erweiternder Konus. Dann wirkt die Wasserlast auf die Kreisringscheibe oder den Konus und ist die Überlaufkante durch den äußeren Rand der Kreisringscheibe oder des Konus gebildet. Auch sind Mischformen mit Konus und Kreisringscheibe am äußeren Rand des Konus möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist das verlagerbare Wehrelement die Überlaufkante zwischen hochgezogenen oberen Wandabschnitten auf. Bei dieser Ausführungsart läuft das Wasser ausschließlich durch mindestens eine Aussparung zwischen hochgezogenen oberen Wandabschnitten ab und wird von den hochgezogenen oberen Wandabschnitten des Wehrelementes höher aufgestaut, sodass sich eine höhere Überlaufhöhe einstellt. Infolgedessen wirkt eine erhöhte Wasserlast auf das verlagerbare Wehrelement ein und wird eine genauere Regelung des Wasserspiegels im Becken ermöglicht.
Gemäß weiteren Ausführungsarten weist die Lastausgleichseinrichtung die Gegenkraft erzeugende Gewichtselemente und/oder Federeinrichtungen und/oder Kompressionseinrichtungen und/oder elektromechanische Einrichtungen und/oder Umlenkrolle und/oder Hebelsystem auf. Bei sämtlichen Ausführungsarten ist wichtig, dass bei steigendem Mengenstrom des Reinwassers die von der Lastausgleichseinrichtung erzeugte Gegenkraft ansteigt, damit die Abwärtsbewegung des höheneinstellbaren Wehrelementes zum Stoppen kommt und sich die Lage dieses Wehrelementes auf den jeweiligen Mengenstrom einpendelt. Die Gegenkraft kann eine Zug- oder Druckkraft sein. Auch kann die Gegenkraft durch Drehmomente erzeugt werden. Eine Lastausgleichseinrichtung mit Gewichtselementen ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsart so ausgebildet, dass bei Auslenkung des höheneinstellbaren Wehrelementes aus einer Ausgangslage nach einander immer mehr Gewichte angehoben werden, sodass die Gegenkraft mit dem Ausmaß der Absenkung des höheneinstellbaren Wehrelementes zunimmt. Gemäß bevorzugten Ausführungsarten ist die Federeinrichtung eine Schraubenfeder oder ein anderes Federelement, ein kompakter Körper aus Gummi oder einem anderen federelastischen Material oder eine pneumatische Federeinrichtung. Bei Federelementen können gedämpfte Federn (z. B. Gas- oder Öldruckfedern) eingesetzt werden. Auch Windkessel kommen zum Erzeugen der Gegenkraft in Betracht. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die elektromechanische Einrichtung ein Stillstandsmotor, wie er beispielsweise bei Krananlagen zum Einsatz kommt, um Kabel oder Leitungen zur Zufuhr von elektrischer Energie oder Medien unter einer Vorspannung zu halten. Schließlich sind auch elektrische, elektromagnetische oder elektromechanische Kombinationen zum Aufbringen der Gegenkraft geeignet, wie zum Beispiel Stillstandsmotoren ohne oder mit Kurvenscheiben oder Hebelkombinationen.
Gemäß weiterer Ausführungsarten ist mindestens eine Umlenkrolle und/oder mindestens ein Hebel eines Hebelsystems vorhanden, wobei je nach Winkelstellung dieser Bauteile eine unterschiedliche Gegenkraft auf das höheneinstellbare Wehrelement ausgeübt wird. Gemäß weiteren Ausführungsarten werden Gegenkräfte über Kurvenscheiben oder über Hebelkombinationen aufgebracht, um die Höhe der Gegenkraft an das Ausmaß der Entfernung des Wehrelementes aus der Ausgangslage anzupassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist die Lastausgleichseinrichtung eine Dämpfungseinrichtung (z.B. Gas- oder Öldruckdämpfer) zum Dämpfen der Bewegung des höheneinstellbaren Wehrelementes auf. Durch die Dämpfungseinrichtung kann einer schnellen Ausgleichsbewegung und unerwünschtem Schwingen des Systems entgegengewirkt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist das höheneinstellbare Wehrelement bis zum Erreichen eines oberen Endanschlags und/oder eines unteren Endanschlags verlagerbar. Hierdurch kann die Verlagerung des höheneinstellbaren Wehrelementes auf einen sinnvollen Bereich begrenzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist das höheneinstellbare Wehrelement stetig oder in Stufen höheneinstellbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart hat das Überlaufwehr die Kammer an der Außenseite des Beckens oder innerhalb des Beckens. Durch die kompakte und einfache Bauweise kann das Überlaufwehr auch im Inneren des Beckens ausgebildet sein. Aufgrund der geringen Baugröße des Überlaufwehrs kommen in vielen Anwendungsfällen beide Ausführungsarten in Betracht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein herkömmliches Klär- oder Absetzbecken in einem vertikalen Teilschnitt;
2 dasselbe Klär- oder Absetzbecken in einer Teilansicht von oben;
3 ein Klär- oder Absetzbecken mit Überfallklappe in Ausgangsstellung in einem vertikalen Teilschnitt;
4 dasselbe Klär- oder Absetzbecken beim Überlaufen von Reinwasser über die Überfallkante in einem vertikalen Teilschnitt;
5 dasselbe Klär- oder Absetzbecken in einer neuen Gleichgewichtsstellung in einem vertikalen Teilschnitt;
6 ein Überlaufwehr mit einem Teleskoprohr in einem vertikalen Teilschnitt;
7 ein Überfallwehr mit einem Teleskoprohr und teilweise hochgezogenen oberen Wandabschnitten bzw. Aussparungen am oberen Rand in einem vertikalen Teilschnitt;
8 ein Überfallwehr mit einem Teleskoprohr mit einem Kragen in Form eines Konus in einem vertikalen Teilschnitt;
9 ein Überlaufwehr mit einem Teleskoprohr mit Kragen in Form eines Konus und Dichtungsbalg in einem vertikalen Teilschnitt;
10 ein Überlaufwehr mit Teleskoprohr mit Kragen und Gewichtspaket in einem vertikalen Teilschnitt;
11 ein Überlaufwehr mit Teleskoprohr im Inneren eines runden Klärbeckens in der Draufsicht;
12 ein Überlaufwehr mit Überfallklappe mit hochgezogener Vorderwand und hochgezogenen Seitenwänden in einem vertikalen Teilschnitt;
13 ein Überlaufwehr mit Überfallklappe mit Rundung an der Überlaufkante in einem vertikalen Teilschnitt;
14 ein Überlaufwehr mit entlang einer Führung vertikal verlagerbarem Wehrelement mit vertikalem unteren Wehrteil und schräg nach oben gerichtetem oberen Wehrteil in einem vertikalen Teilschnitt;
15 ein Überlaufwehr mit Überlaufklappe und Seilsteuerung über Kurvenscheibe in einem vertikalen Teilschnitt,
16 ein Überlaufwehr mit Überfallklappe mit Kulissenblech am oberen Rand in einem vertikalen Teilschnitt;
17 ein Überlaufwehr mit Überfallklappe und Kulissenblechen an den beiden Längsseiten in einer Vorderansicht.
Bei der Erläuterung verschiedener Ausführungsbeispiele sind die mit denselben Begriffen bezeichneten Bauteile mit denselben Bezugsziffern versehen.
Gemäß 1 und 2 weist das Klär- oder Absetzbecken 1 ein Becken 2 auf, in dem als Hohlkörper 3 ein gelochtes Tauchrohr angeordnet ist. Das Tauchrohr 3 weist im Beispiel einen Kreisquerschnitt auf. Oben hat es Löcher 4, durch die Reinwasser in das Tauchrohr 3 einströmen kann.
Das Tauchrohr 3 ist über eine Abzugsleitung 5 mit einer Kammer 6 in Form eines Anbauschachtes verbunden, der an der Außenseite der Wand 7 des Beckens 2 angeordnet ist. Hierzu ist die Abzugsleitung 5 durch die Wand 7 des Beckens 2 hindurchgeführt.
Der Anbauschacht 6 ist durch eine Trennwand 8 in einen Stauraum 9 und in einen Ablaufraum 10 unterteilt. Die Abzugsleitung 5 mündet im Stauraum 9 und eine weitere Auszugsleitung 11 mündet im Ablaufraum 10. Als Überlaufwehr 12 ist eine Schieberplatte 13.1 vertikal an einer Seite der Trennwand 9 angeordnet.
Ferner ist im Becken 2 eine Drucksonde 13 angeordnet, welche die Höhe des Wasserspiegels 14 im Becken 2 misst. Die Drucksonde 13 ist mit einem Schaltschrank 15 verbunden, der außerhalb des Beckens 2 angeordnet ist. Der Schaltschrank 15 empfängt das Messsignal der Drucksonde 13 und gibt entsprechende Steuerungssignale an einen Elektromotor 16 weiter. Der Elektromotor 16 steuert über eine Stange 17 die Schieberplatte 12.1 bzw. das Überlaufwehr auf- oder abwärts. Infolgedessen strömt je nach Höhe des Wasserspiegels im Becken mehr oder weniger Reinwasser über die Überfallkante 18 der Schieberplatte 12.1 durch die weitere Abzugsleitung 11 aus der durch Kammer 6 und Schieberplatte 12.1 gebildeten Überlaufeinrichtung 19 ab.
Gemäß 3 ist anstatt der Schieberplatte 12.1 von 1 und 2 als Überlaufwehr eine Überfallklappe 12.2 schwenkbar um eine horizontale Schwenkachse am oberen Rand der Trennwand 8 in der Kammer 6 bzw. im Anbauschacht gelagert.
Die Überfallklappe 12.2 ist mit einem Gelenk (Scharnier) an einem Blech 21 befestigt, welches an der Trennwand 8 befestigt ist. Blech- 21 und Überfallklappenteil 12.2 sind jeweils plattenförmig.
Am unteren Ende der Überfallklappe 12.2 ist über ein Gestänge 22 ein Gegengewicht 23 befestigt.
In 3 ist die Überfallklappe 12.2 in einer Ausgangsstellung gezeigt. In dieser Situation strömt gerade kein Wasser über die Überfallkante 18 der Überfallklappe 12.1. Die Überfallkante 18 der Überfallklappe 12.2 definiert hier das Wasserniveau 14 in der Kammer 6 und gleichzeitig im Becken 2. Wenn kein Wasser fließt sind die beiden Niveaus gleich hoch.
Die Dreiecksfläche 24 über der Überfallklappe 12.2 versinnbildlicht die Wasserlast auf die Überfallklappe 12.2. Das Gegengewicht 23, welches hier um die gleiche Schwenkachse 25 des Gelenks 20 schwenkt, hat einen Abstand „A“ zur Schwenkachse, erzeugt also ein entgegengesetztes Drehmoment und hält somit die Überfallklappe 12.2 im Gleichgewicht.
4 zeigt das Klär- oder Absetzbecken 1 mit über die Überfallkante 18 abströmendem Reinwasser. Durch die hydraulischen Widerstände des Tauchrohres 3 steigt der Wasserspiegel 14 im Becken 2 an. Wenn jetzt die Überfallklappe 12.2 starr wäre, würde sich aufgrund der durch das Tauchrohr 3 abströmenden Reinwassermengen eine Überfallhöhe über der Überfallkante 18 bilden, die zu einer weiteren Erhöhung des Wasserspiegels 14 über der Überfallklappe 18 und somit auch im Becken 2 führen würde.
Da die Überfallklappe 12.2 beweglich ist und nur vom Gegengewicht 23 zur Ausgangslage gemäß 3 hin geschwenkt wird, drückt die steigende Wasserlast die Überfallklappe 12.2 mit der Überfallkante 18 so weit nach unten, bis sie mit dem ebenfalls steigenden Gegengewicht wieder im Gleichgewicht ist.
Die neue Gleichgewichtsstellung ist in 5 gezeigt. Durch das Schwenken der Überlaufklappe 12.2 hat sich der Abstand „B“ des Gegengewichts 23 zur Schwenkachse 25 vergrößert. Hierdurch hat sich das dem durch die Wasserlast bewirkten Drehmoment entgegenwirkende Drehmoment vergrößert, bis beide Drehmomente im Gleichgewicht sind. Somit wird die Aufwärtsbewegung der Wasserspiegel 14 im Becken und Überlaufbereich der Kammer 6 abgeschwächt bzw. in eine Abwärtsbewegung umwandelt, bis der Gleichgewichtszustand erreicht wird.
In den 6 bis 10 werden Teleskoprohre 26 gezeigt, die unten mit einer Abzugsleitung 5 gemäß 1 und 2 verbunden werden können. Die Teleskoprohre 26 können wie die Überlaufklappe 12.2 in einer Kammer 6 innerhalb oder außerhalb des Beckens 2 angeordnet werden. Bei den Ausführungsbeispielen weisen die Teleskoprohre 26 ein feststehendes Teleskopunterteil 27 und ein vertikal verlagerbar an diesem geführtes Teleskopoberteil 28 auf. Das Teleskopunterteil 27 ist mit der Abzugsleitung 5 verbunden.
Gemäß 6 weist das Teleskopoberteil 28 einen radial nach außen vorstehenden Kragen 29 in Form einer Kreisringscheibe 29.1 auf. Ferner ist das Teleskopoberteil 28 von einem Federelement 30 gehalten. Das Federelement 30 ist so vorgespannt, dass es das Teleskopoberteil 28 in der gezeichneten Lage hält. Die Überfallkante 18 ist durch den außen umlaufenden Rand des Kragens 29 gebildet.
Je nach Überfallhöhe des Reinwassers auf dem Kragen 29 wird das Teleskopoberteil 28 entgegen der Wirkung des Federelementes 30 nach unten verlagert bzw. gehoben und hierdurch der Wasserspiegel 14 im Becken 2 eine bestimmte Höhe geregelt.
Gemäß 7 weist das bewegliche Teleskopoberteil 28 an einem äußeren Rand des Kragens 29 hochgezogene Wandabschnitte 31 auf. Zwischen den hochgezogenen Wandabschnitten 31 hat es nach unten erstreckten Aussparungen 32, deren unterer Rand durch die Überfallkante 18 gebildet ist. Bei dieser Ausführung fällt die Differenz der Überfallhöhen bei wechselnden Wassermengenströmen deutlicher aus, als bei der Ausführung von 6. Infolgedessen ergeben bestimmte Änderungen der Wasserströmungsmengen deutlichere Gewichtsänderungen, sodass die Höhe des Wasserspiegels 14 im Becken 2 genauer geregelt werden kann.
8 bis 10 zeigen Teleskoprohre 26, bei denen das bewegliche Teleskopoberteil 28 einen Kragen 29 in Form eines sich nach oben erweiternden Konus 29.2 aufweist. Die Überfallkante 18 wird durch den äußeren Rand des Konus 29.2 gebildet. Hierdurch wird die Überfallkante 18 deutlicher markiert, als bei dem kreisringscheibenförmigen Kragen 29 gemäß 6.
In 8 ist das Teleskoprohr 26 ohne Wasserdurchfluss gezeigt. In 9 ist das Teleskoprohr 26 mit über die Überlaufkante 18 strömendem Wasserstrom gezeigt. Die Überlaufhöhe steigt mit dem Wassermengenstrom. Somit erhöht sich das auf das Teleskopoberteil 28 wirkende Gewicht und dieses wird entsprechend der Federkonstante des Federelements 30 nach unten gedrückt. Infolgedessen fällt der Wasserspiegel 14 im Becken 2 nach unten, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist.
Gemäß 9 ist im Unterschied zu 8 ein Faltenbalg 33 vorgesehen, der das Teleskopoberteil 28 bezüglich des Teleskopunterteils 27 abdichtet und gleichwohl eine Bewegung des Teleskopoberteils 28 relativ zum Teleskopunterteil 27 zulässt.
10 zeigt das Teleskoprohr 26 aus 8, wobei anstatt des Federelements 30 ein Gewichtspaket 34 mit dem Teleskopoberteil verbunden ist. Gezeigt ist ein Gewichtspaket 34 mit vier einzelnen Gewichten 34.1–34.4, die je nach Absenken des Teleskopoberteils 28 nach unten angehoben werden. Die einzelnen Gewichte 34-1 34-4 sind untereinander verschiebbar verbunden, sodass das oberste Gewicht 34.1 als erstes mitgenommen wird, nach einer vorgegebenen Strecke das nächste Gewicht 34.2 mitgenommen wird usw. Die Abstände bis zur Mitnahme des nächsten Gewichtes 34.2, 34.3, 34.4 und die einzelnen Gewichte 34.1–34.4 können gleich oder unterschiedlich gewählt werden. Dieses Klär- oder Absetzbecken 1 funktioniert nicht stufenlos, sondern in Stufen. Im Beispiel sind es vier Stufen. In 10 sind erst zwei Gewichte 34.1, 34.2 angehoben worden.
Gemäß 11 ist ein Teleskoprohr 26 im Inneren eines runden Klärbeckens 2 angeordnet. Bei diesem Klärbecken 2 ist als Kammer 6 an die Innenseite der Wand 7 des Beckens 2 ein Blechkasten 35 mit dichtem Boden 36 und Seitenwänden 37, 38, 39 angedübelt. Die einander gegenüberliegenden Seitenwände 37, 38 des Blechkastens 35 sind schräg zur Wand 7 geneigt, damit ein Schwimmschlammschild, welches sich an einem der umlaufenden Räumer befindet, leichter ausweichen kann. Hierfür kann das Schwimmschlammschild an den geneigten Seitenwänden 37, 38 geführt werden.
Das Wasser strömt hier über das gelochte Tauchrohr 3 und die Abzugsleitung 5 durch den Boden 36 des Blechkastens 35 hindurch in das Teleskoprohr 26 hinein. Der Kragen 29.3 auf dem Teleskopoberteil 28 ist im Beispiel rechteckig ausgebildet. Ferner hat er hochgezogene Seitenwände 40, sodass das Wasser über diese Seitenwände 40 in den Blechkasten 35 fällt. Das Wasser im Blechkasten 35 wird durch eine weitere Abzugsleitung 11 abfließen, die durch die Wand 7 hindurch nach außen geführt ist.
Die 12 bis 13 zeigen Überfallklappen 12.2, die wie in den 3 bis 5 am oberen Rand der Trennwand 8 an einem Blech 21 über ein Gelenk 20 schwenkbar gelagert sind.
Gemäß 12 weist die Überfallklappe 12.2 eine hochgezogene Vorderwand 41 auf, an deren oberen Rand die Überfallkante 18 gebildet ist. Ferner hat sie an den seitlichen Rändern hochgezogene Seitenwände 42. Dichtelemente zwischen Überfallklappe 12.2 und Kammer 6 (z. B. Dichtstreifen) können hier auch am vertikalen Teil der Seitenwände 42 angesetzt werden, wodurch die Länge der Dichtelemente reduziert wird. Hingegen wäre die Dichtlänge an den beiden seitlichen Rändern der Überfallklappe 12.2 erheblich länger. Somit wird die Dichtreibung bei Anordnung der Dichtelemente an den vertikalen seitlichen Rändern der hochgezogenen Seitenwände 42 verringert.
13 zeigt eine Überfallklappe 12.2, bei der die Überlaufkante an einem angesetzten Radius 43 ausgebildet ist. Damit wird der höchste Punkt der Überfallflüssigkeit von der Schwenkachse weg weiter nach außen verlagert.
14 zeigt ein entlang einer Längsführung 44 vertikal verfahrbares Überfallwehr 12.3. Das Überfallwehr 12.3 hat ein unteres plattenförmiges Wehrelement 45 und ein demgegenüber abgewinkeltes oberes plattenförmiges Wehrelement 46. Das untere plattenförmige Wehrelement 45 ist an der Längsführung 44 geführt, die neben oder an der Trennwand 8 angeordnet ist.
Wenn zwei dieser Überlaufwehre 12.3 einander gegenüber angeordnet und starr miteinander verbunden werden und Reinwasser dazwischen eingespeist wird, wird die Reibung der beiden Überfallwehre 12.3 in den Längsführungen 14 reduziert.
15 zeigt ein Überfallwehr 12, das entsprechend 3 bis 5 als Überfallklappe 12.2 ausgebildet ist. Das Überfallwehr 12 aus 15 ist durch einen Stillstandsmotor gehalten. Der Motor, der hier nicht gezeichnet ist, wird vorteilhaft auf eine Achse 45 gesteckt und gegen Verdrehen abgestützt.
Das System ist in 15 so austariert, dass der Motor mit seinem vorgegebenen Drehmoment mittels eines Seils 46, das auf einer Kurvenscheibe 47 liegt, in etwa die Überfallklappe 12.2 in der gezeichneten Stellung hält. Wenn Wasser über die Überfallklappe 12.2 strömt, wird die Überfallklappe 12.2 belastet und nach unten gedrückt. Die Kurvenscheibe 47 dreht dann im Uhrzeigersinn nach rechts. Sie ist so konstruiert, dass bei Rechtsdrehung der Hebelarm des auf die Kurvenscheibe 47 aufgelegten Seiles 46 zur Drehachse 45 der Kurvenscheibe 47 abnimmt. Das bedeutet, dass bei gleichbleibendem Drehmoment des Motors die Zugkraft größer wird und die Überfallklappe 12.2 auf den neuen Lastfall einpendelt und in einer bestimmten Gleichgewichtslage zur Ruhe kommt.
Die 16 und 17 zeigen in Seitenansicht und in Vorderansicht zwei Überfallklappen 12.2, die neben der Überfallkante 18 Kulissenbleche 48, 49 aufweisen und die Überfallmengen-Höhencharakteristik beeinflussen. Anstatt der schräg angeschnittenen Kulissenbleche 48, 49 können auch mit kurvenförmigen Rändern ausgebildete Kulissenbleche vorhanden sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19580792 B4 [0002]
WO 96/02467 A1 [0002]
DE 102006034027 A1 [0002]
EP 0668242 B1 [0002]

Claims

Klär- oder Absetzbecken mit einem Hohlkörper (3) zum Abzug von Reinwasser, der Löcher (4) für den Eintritt von Reinwasser aus einem Becken (2) in den Hohlkörper (3) aufweist, einer über eine Abzugsleitung (5) mit dem Hohlkörper (3) verbundenen Überlaufeinrichtung (19) mit einer Überlaufkante (18) an einem höheneinstellbaren Wehrelement (12) in einer Kammer (6) und einer Ausgleichssteuerung, die mechanisch mit dem höheneinstellbaren Wehrelement (12) verbunden ist und die Höhe der Überlaufkante (18) in Abhängigkeit von der Höhe des Wasserspiegels (14) im Becken (2) einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichssteuerung eine Lastausgleichseinrichtung (22, 23; 30, 34; 46, 47) umfasst, die auf das höheneinstellbare Wehrelement (12) eine Gegenkraft ausübt, deren Höhe mit dem Ausmaß der Absenkung des höheneinstellbaren Wehrelements (12) aufgrund der auf das höheneinstellbare Wehrelement (12) wirkenden Wasserlast zunimmt.
Klär- oder Absetzbecken, bei dem das einstellbare Wehrelement (12) an Überfallkante (18) und/oder in einem Abstand von der Überfallkante (18) eine Abwinklung (29) nach außen aufweist.
Klär- oder Absetzbecken nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das höheneinstellbare Wehrelement (12) eine um eine horizontale Schwenkachse (25) schwenkbare Überfallklappe (12.2) mit der Überfallkante (18) an einem von der Schwenkachse (25) entfernten Ende ist, wobei die Überfallklappe (12.2) in der Ausgangslage ausgehend von der Schwenkachse (25) winklig zur Horizontalen nach oben geneigt ist.
Klär- oder Absetzbecken nach Anspruch 1, bei dem das höheneinstellbare Wehrelement (12.3) an einer Längsführung (44) vertikal verfahrbar geführt ist.
Klär- oder Absetzbecken nach Anspruch 4, bei dem das höheneinstellbare Wehrelement (12.3) ein an der Längsführung (44) geführtes, vertikales unteres Wehrelemententeil (45) und ein ausgehend von seiner Verbindung mit dem oberen Rand des unteren Wehrelemententeils (45) horizontal oder spitzwinklig zur Horizontalen nach oben geneigtes oberes Wehrelemententeil (46) mit der Überlaufkante (18) am äußeren Rand aufweist.
Klär- oder Absetzbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Überfallwehr (12) mit den seitlichen Rändern des höheneinstellbaren Wehrelements (12.2) verbundene und von diesen hochstehende Seitenwände (42) und/oder eine am vorderen Rand des höheneinstellbaren Wehrelements hochstehende Vorderwand (41) hat.
Klär- oder Absetzbecken nach Anspruch 1, bei dem das höheneinstellbare Wehrelement (12) ein bewegliches Teleskopoberteil (28) ist, das vertikal verlagerbar an einem feststehenden Teleskopunterteil (27) geführt ist, wobei das Teleskopunterteil (27) mit der Abzugsleitung (5) verbunden ist.
Klär- oder Absetzbecken nach Anspruch 7, bei dem das Teleskopoberteil (28) am oberen Rand einen nach außen vorstehenden Kragen (29) hat, der am äußeren Rand die Überlaufkante (18) aufweist.
Klär- oder Absetzbecken nach Anspruch 8, bei dem der Kragen (29) eine Kreisringscheibe (29.1) und/oder ein sich von unten nach oben erweiternder Konus (29.2) ist.
Klär- oder Absetzbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das verlagerbare Wehrelement (28) die Überlaufkante (18) zwischen hochgezogenen oberen Wandabschnitten (31) aufweist.
Klär- oder Absetzbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Lastausgleichseinrichtung die Gegenkraft erzeugende Gewichtselemente (23, 34.1–34.4) und/oder Federeinrichtung (30) und/oder Kompressionseinrichtung und/oder elektromechanische Einrichtung und/oder Umlenkrolle (47) und/oder Hebelsystem aufweist.
Klär- oder Absetzbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Lastausgleichseinrichtung eine Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen der Bewegung des höheneinstellbaren Wehrelements (12) aufweist.
Klär- oder Absetzbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem das höheneinstellbare Wehrelement (12) bis zum Erreichen eines oberen Endanschlags und/oder eines unteren Endanschlags verlagerbar ist.
Klär- oder Absetzbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem das höheneinstellbare Wehrelement (12) stetig oder in Stufen höheneinstellbar ist.
Klär- oder Absetzbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die Kammer (6) außerhalb des Beckens (2) oder innerhalb des Beckens (2) angeordnet ist.