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11Regenüberlauf-Bauwerk für eine Mischkanalisation"
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Regenüberlauf-Bauwerk für eine
Mischkanalisation mit einer Überlaufschwelle und einer darüber anyeordneten schwenk
bar gelagerten Wehrklappe.
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Bei ansteigendem Wasserspiegel wirktdurch den Wasserdruck ein Moment
auf die Wehrklappe ein, so dass diese nach oben geschwenkt wird und einen Durchflussquerschnitt
zwischen Schwelle und Klappenunterrand freigibt.
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Die Wehrklappe ist so gelagert, dass das Öffnungsmoment durch den
unmittelbaren Wasserdruck auf die Klappenfläche verursacht wird.
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Ein Regenüberlauf-Bauwerk dieser Att dient dem Zweck, bei einem aussergewöhnlich
hohen Anfall'von Mischwassermengen, z.B.
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bei anhaltenden Regengüssen, Wasser aus dem zur Kläranlage führenden
Kanal
zu entnehmen und es in einen Vorfluter abzuführen, zwecks Entlastung der Kläranlage.
Die Schwelle und die Klappe sind so angeordnet, dass dieses Wasser aus dem mittleren
Bereich des Gesamtstromes entnommen wird, wo sich relativ sauberes Wasser befindet.
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Die abgesunkenen Schmutzstoffe werden durch die Wehrschwelle die
oben schwimmenden Schmutzstoffe an der Wehrlclappe zurückge-- halten.
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Beim bekannten Regenüberlauf-Bauwerk der in Frage stehenden Art (DT-PS
25 o6 126,Fig. 9) ist eine Wehrklappe in schräger Anordnung im Bereich des oberen
Randes mit Querabstand davon auf der Zuflusseite schwenkbar gelagert, wobei sich
der untere Klappenj rand an der Abflusseite an der Wehrschwelle abstützt. Die Schwenkachse
befindet sich oberhalb des Wasserspiegels. Wenn dieser im Bereich der Klappenfläche
ansteigt und zuflusseitig eine entsprechende Kraft auf die Klappe einwirkt, dann
wird diese entqeqen ihrem Eiqenqewicht nach oben qeschwenkt, so dass sich
denvunteren Klappenrand und der Wehrschwelle ein Durchflussquerschnitt auftut. Bei
jedem Wasserstand ist das an der Klappe wirkende Öffnungsmoment einerseits durch
die Wchrschwelle, andererseits durch die Schwenkachse der Klappe bestimmt, also
durch ortsfeste Teile.
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Die Erfindungsaufgabe besteht darin, ein Regenüberlauf-Bauwerk der
eingangs genannten Art mit einer Wehrklappe auszurüsten, bei welcher das Öffnungsmoment
unabhängig von dem ortsfesten Element durch die Bauart der Klappe selbst bestimmt
wird.
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iese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Schwenkpunkt der Klappe
im Bereich des unteren Klappenrandes, mit Querabstand davon, a dUf Abf lusseite
angeordnet ist, so dass die Klappe durch mehrere Hebelarme mit der Schwenkachse
verbunden ist und dass sich die Klappe über den Schwenkpunkt hinaus erstreckt in
einer lotrechten oder zur Zuflusseite hin geneigten Anordnung.
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Bei einer s(llchen Schwenkklappe wird das Öffnungsmoment durch das
Wasser bewirkt, welches beim Ansteigen gegen den oberen über der Schwenkachse gelegenen
Teil der Klappe drückt.
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Überwiegt dieses Moment das Schliessmoment infolge des Eigengewichtes,
dann wird die Klappe angehoben, so dass sich zwischen dem Klappenunterrand und der
Wehrschwelle eine Durchflussöffnung ergibt. Da der Wasserdruck im Winkel von 90
auf den Klappenoberteil eirlwirkt, änAer-t sich mit der Neigung derselben auch die
Neigung der resuiltierenden Wasserkraft und damit der Hebelarm gegenüo(r der Schwenkachse.
Wenngleich mit der Neigung der Klappe die l)rojektion derselben auf die Lotrechte
und damit der Wasserdruck geringer werden, wächst der Hebelarm umso mehr, sodass
man ein grösseres Öffnuncrsmoment erhält wenn man eine Klappe mit einem lotrecht
angeordneten Oberteil
Klappe ersetzt, deren Oberteil 300 zur Lotrechten geneigt ist. Bei einem Neigungswinkel
von etwa 45 bleibt das Öffnungsmoment etwa ebenso gross wie bei einer Neigung von
30 . Wenn der Neigungswinkel der Lotrechten noch grösser gemacht wird, z. B. 600
oder mehrS dann siSt das Öffnungsmoment wieder ab. Durch die Erfindung ergibt sich
somit die Möglichkeit, bei einem Regenüberlauf-Bauwerk je nach dem Bedarf eine geeignete
Wehrklappe
einzubauen, die bei ansteigendem Wasser einem meXr oder
minder grossen Öffnungsmoment unterliegt, ohne dass dabei die ortsfesten Elemente,
wie Wehrschwelle und Schwenkachse, verlegt werde brauchen. Wehrklappen nach der
Erfindung werden bei Wasserdruck an der Abflusseite,z. B. bei einem Rückstau, selbstätig
einem Schliessmoment unterworfen. Die Klappenoberteile können jeweils gerade oder
etwas zur Zuflusseite hin konkav gekrümmt ausgebildet werden.
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Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel
in verschiedenen Varianten näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Regenüberlauf-Bauwerk nach der
Erfindung.
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Fig. 2 stellt einen Schnitt nach II-II von Fig. 1 dar (bei geschlossener
Wehrklappe).
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Fig. 2a zeigt für sich allein die Wehrklappe in einer geöffneten Stellung.
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Fig. 3 zeigt allein die Wehrklappe nach Fig. 2 in vergrösser-i tem
Masstab.
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Fig.4-6 zeigen drei weitere Ausführungsformen von Wehrklappen nach
der Erfindung.
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Das Regenüberlauf-Bauwerk besteht aus einem Zulatkanal 1, an dem sich
seitlich ein Ablaufkanal 3 anschliesst. Die beiden Kanäle sind durch eine Schwelle
2 getrennt, über der schwenkbar eine Wehrklappe 20 angeordnet ist.
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Über den Kanal 1 wird Fakalienwasser herangeführt und über einen Kanal
4 in die Kläranlage weitergeleitet.
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Die Wenrkldppe 20 besteht aus einem unteren etwas gekrümmten Teil
2Ca, der relativ niedrig ist und aus einem oberen Teil 21, der sich nach oben anschliesst
und wesentlich höher ist als der untere TeilT Am unteren Teil sind in Querrichtung
mehrere
Arme 22 befestigt, welche die Wehrklappe mit einer Schwenkachse
23 verbinden. Diese ist in den ortsfeste-l Lagern 5 gelagert. Bei der Ausführung
nach Fig, 1-3 nimmt der obere Klappenteil 21 eine lotrechte Stellung ein. Der untere
Klappen teil sitzt mit seinem unteren Rand zuflusseitìg auf der Schwelle 2 auf.
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Bei einem Anfall an Schmutzwasser im Kanal 1, der von der Kläranlage
bewältigt werden kann, etwa in Höhe des auf Fig. 2 dargestellten Wasserspiegels,
bleibt die Wehrklappe in der gezeic -neten Stellung, in welcher sie den Überlauf
zum Kanal 3 sperrt.
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Wenn jedoch der Wasserspiegel infolge grösserer Niederschlays-1 mengen
weiter ansteigt, dann steigt damit auch der WasserdrucRi auf den oberen Klappenteil
21 an. Es entsteht ein Öffnungsmoment, weil die resultierende Wasserkraft, die auf
den oberen Klappenteil einwirkt, über der Schwenkachse 23 liegt. Wenn das Öffnungsmoment
das Schliessmoment, hervorgerufen durch das Eigengewicht und den Wasserdruck auf
den unteren Klappenteil, überwiegt, dann wird die Wehrklappe hochgeschwenkt. Der
untere Klappenrand hebt sich ab, und es entstehddort ein Durchflussquerschnitt,
über den Wasser vom Kanal 1 in den Kanal 3 überströmen kann. Es handelt sich dabei
überwiegend relativ sauberes Wasser, weil es aus dem mittleren Höhenbereich des
Kanals entnommen wird. Die abgesunkenen Schmutzstoffe bleiben im Bodenbereich des
Kanales, während die schwimmenden Schmutzstoffe weiterhin durch die Wehrklappe zurückgEhalten
werden.
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Ergibt sich im Kanal 3 ein Rückstau, so entsteht an der Anflusseite
des oberen Klappenteils eine Wasserkraft, die ein
Schliessmoment
an der Wehrklappe hervorrufen. Dadurch wird ein Überströmen von Wasser aus dem Kanal
3 in den Kanal 1 verhindert.
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Af:Fjg0 3 ist der Wasserdruck auf den oberen Klappenteil 21 durch
ein Druckdreieck dargestellt, desen tesultierende im unteren Drittelpunkt des Klappenteils
21 im rechten Winkel zu diesem angreift. In Bezug auf die Schwenkachse 23 ergibt
sich dabei ein Hebelarm 7. Nimmt man diesen mit 1 an, so ergibt sich das Öff nungsmoment
nach der folgenden Formel:
Fig. 4 zeigt die Ausführung einer Wehrklappe, bei welcher ein oberer Klappenteil
30 zur Zulaufseite hin geneigt ist, und zwar um einen WinkelvDn 300 zur Lotrechten,
Durch die Neigung ergibt sich in Bezug auf die Schwenkachse 23 ein grösserer Hebelarm,
während der Wasserdruck auf den oberen Klappenteil etwas geringer ist als bei der
lotrechten Stellung. Es errechnet sich das Öffnungsmoment bei der Neigung nach Fig.
1 aus folgender Formel:
Bei der Ausführung nach Fig. 5 beträgt die Neigung eines oberen Klappenteils 31
450 zur Lotrechten. Das Offl nasmoment errechnet sich dabei nach folgender Formel:
Schliesslich ist bei der Ausführung von Fig. 6 ein relativ grosser Neigungswinkel
von 600 vorgesehen, wobei sich das Öffnungsmoment aus der nachstehenden Formel ermitteln
lässt:
Die maximalen Momentenwerte lassen sich, wie man erkennt, bei
Winkelstellungen im Bereich von 300 bis 45 zur Lotrechten erreichen.