DE3124132A1

DE3124132A1 - Verfahren und vorrichtung zur zuflussregelung

Info

Publication number: DE3124132A1
Application number: DE19813124132
Authority: DE
Inventors: Hansjörg Dr.-Ing. 6990 Bad Mergentheim Brombach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-06-19
Filing date: 1981-06-19
Publication date: 1983-01-05
Also published as: GB2102543B; GB2102543A; DE3124132C2

Description

PATENTANWÄLTE RUFF UND BEIER ST UTT 0ART

S βΓ?ίϊ J B ei θ ^D-⁷⁰⁰⁰ Stuttgart 1

Dlpl.Phye. eohöndorf

16. Juni 1981 Sf/kh

A 19 078/9

Anmelder: Dr,Ing, Hansjörg Brombach

Kirchbergstraße 37

6990 Bad Mergentheim-Neunkirchen

Verfahren und Vorrichtung zur Zuflußregelung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Zuflusses in einen Behälter bzw. zur Regelung des Wasserstandes in dem Behälter, bei dem'von einem Schwimmer eine Verschlußplatte vor das Rohrende bewegt und angedrückt wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Regelung des Zuflusses in einen Behälter bzw, des Wasserstandes in einem Behälter, mit einem schvienkbar angelenkten flachen Schwimmer und einer mit diesem verbundenen, schwenkbar gelagerten Verschlußplatte zum Verschließen des Endes eines Zuflußrohres. Vorrichtungen dieser Art finden in der Wasserwirtschaft Verwendung.

Es ist bereits bekannt, an dem Ende eines Zuflußrohres eine Verschlußplatte anzulenken, die mit einem Gestänge verbunden ist, an dessen anderem Ende ein flacher Schwimmer angelenkt ist. Bei

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steigendem Wasserstand wird der Schwimmer angehoben, so daß er über das Gestänge die Verschlußplatte schließt.

. (DE-PS 2 614 731),

Bei dieser Anordnung werden zwei relativ große Schwimmer benötigt, um die zum Verschließen nötige Kraft aufzubringen. Die Achse der Verschlußplatte liegt dabei unterhalb des Wasserspiegels, so daß es leicht zu Verschmutzungen kommen kann.

Ebenfalls bekannt ist es (DE-OS 2 845 086), eine Verschlußplatte am Ende einer Stange anzuordnen, die mit Hilfe von vier zweiarmigen Hebeln mit einem großen Schwimmer verbunden ist. Bei Anheben des Schwimmers wird die Stange aufgrund, ihrer Parallelführung senkrecht nach unten verschoben, wobei jedoch die Verschlußplatte sich unter einem Winkel von etwa 45° dem Rohrende nähert. Es werden hier große Kräfte benötigt.

Es ist ebenfalls bekannt (DE-OS 2 927 894), eine Verschlußklappe

vor einer öffnung anzulenken, deren freies,, bewegbares Ende am einen Ende eines Winkelhebels angelenkt ist, dessen anderes Ende mit einem Schwimmer gehaltert ist. Dabei liegen sämtliche Anlenkpunkte und Hebel unterhalb der Wasseroberfläche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem mit geringem Aufwand eine zuverlässig und sicher arbeitende Regelungseinrichtung geschaffen werden kann. Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach und störsicher aufgebaut ist, bei der die Gefahr von Verschmutzungen möglichst gering gehalten wird und die eine möglichst flache Kennlinie aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art vor, bei dem die Verschlußplatte etwa parallel zur Fläche des Rohrendes bewegt wird, bis sie

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vollständig vor dem Rohrende liegt, und daß sie anschließend senkrecht zum Rohrende auf dieses zu gedrückt wird. Die Bewegung der Verschlußplatte setzt sich dabei aus zwei, etwa senkrecht zueinander verlaufenden Bewegungen zusammen. Daher ist es möglich, daß die Verschlußplatte zwischen der vollständig geöffneten Stellung und der vollständig geschlossenen Stellung einen möglichst geringen Weg zurücklegt, so daß die Kräfte zur Durchführung des Verfahrens möglichst gut ausgenützt werden.

Die Erfindung schlägt ebenfalls eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vor, bei der derSchwimmer starr mit einem um eine ortsfeste Achse schwenkbaren Hebelarm verbunden ist, an dem die Verschlußplatte um eine Hilfsachse schwenkbar gelagert ist. Mit Hilfe dieser von der Erfindung vorgeschlagenen Lösung läßt sich eine zusammengesetzte Bewegung der Verschlußplatte erreichen^ di_e zunächst beispielsweise durch die Bewegung des Schwimmerhebels durchgeführt wird, während anschließend eine Gleichzeitig-Bewegung der Verschlußplatte um die Hilfsachse und des Schwimmerhebels um die Hauptachse erfolgt.

In weiterer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Bewegung der Verschlußplatte gegenüber dem Schwimmer und/oder die Bewegung des Schwimmers mindestens einseitig durch Anschläge begrenzt ist. Damit kann erreicht werden, daß während eines Teils der Bewegung beispielsweise keine zusammengesetzte Bewegung erfolgt. Mit Vorteil ist der Anschlag zur Begrenzung der geöffneten Stellung vorgesehen.

Die Erfindung schlägt weiterhin vor, daß die Verschlußplatte am Ende eines Klappenarms angeordnet ist, wobei die Mittelsenkrechte ihrer Fläche im wesentlichen durch die Hauptachse verläuft. Durch die Länge des Klappenarms läßt sich erreichen, daß die von der Verschlußplatte allein durchgeführte Schwenkbewegung einer geradlinigen Bewegung möglichst nahekommt.

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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schwimmerhe'bel zweiarmig ist, wobei an dem anderen Ende des Hebels ein Gegengewicht angeordnet ist. Dieses Gegengewicht kann zur Verstärkung der von dem System aufzubringenden Kräfte verwendet werden.

Um eine besonders leichte Herste!!barkeit und eine gute Führung des Schwimmers zu gewährleisten, wird von der Erfindung vorgeschlagen, daß der Schwimmerhebel von zwei parallel zueinander verlaufenden Hebelblechen gebildet ist.

Das Gegengewicht ist mit Vorteil derart angeordnet, daß es irt-geöffnetem Zustand ein positives Öffnungsmoment erzeugt. Dieses positive üffnungsmoment ermöglicht es, daß auch bei schwergehendem Lager oder bei verschmutztem Klappenarm die Verschljjßplatte zuverlässig geöffnet wird, was es wiederum ermöglicht, mit einfachen Lagern auszukommen.

Zur Verstärkung dieses positiven öffnens ist vorgesehen, daß bei geschlossener Verschlufplatte die flache) Seitendes Schwimmers etwa parallel zur Wasseroberfläche verlaufen. Bei dieser Stellung des Schwimmers besitzt dieser seinen maximalen Auftrieb.

Die Erfindung sieht ebenfalls vor, daß in geschlossenem Zustand die Verbindungslinie zwischen der Hauptachse und der Hilfsachse etwa senkrecht zur Verbindungslinie zwischen der Hauptachse und dem Verschlußplattenmittelpunkt verläuft. Dies bedeutet jedoch, daß'im geschlossenen Zustand die maximale von dem Gegengewicht und dem Auftrieb des Schwimmers zur Verfugung gestellte Kraft auf die Verschlußplatte einwirkt, so daß auch bei großem Wasserdruck zuverlässig ein Verschließen des Zuflußrohres ermöglicht wird.

Die Erfindung schlägt ebenfalls vor, daß die Achsen oberhalb des höchsten Unterwasserstandes angeordnet sind. Damit wird

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die Verschmutzungs- und Abnutzungsgefahr der Achsen weitgehend beseitigt.

Um ein besonders festes Verschließen des Rohrendes auch bei hohem Wasserdruck zu ermöglichen, sieht die Erfindung vor, daß die Länge des Schwimmerhebelarms gro.ß ist gegenüber dem Abstand zwischen der Haupt- und der\^:Hi 1 fsachse.

Der Schwimmer weist nach einem weiteren Merkmal einen langgestreckten ovalen Querschnitt auf. Die langgestreckte Form erzeugt in geschlossenem Zustand einen großen Auftrieb. Die ovale Abrundung ermöglicht im Zusammenhang mit einem weiteren Merkmal, wonach nämlich im Schwimmer eine relativ kleine Menge Flüssigkeit vorhanden ist, eine Art Verlagerung des Gesamtschwerpunkts des Schwimmers. In geöffnetem Zustand liegt die ovale Abrundung an der Hinterseite des Schwimmers., so daß sich der flüssige Ballast in diesem Teil versammelt. Beim Schließen der Verschlußplatte wird der Schwimmer ja gedreht;, so daß der flüssige Ballast aus dem abgerundeten Teil in den vorderen, d.h. näher bei der Hauptachse liegenden Teil wandert. Es findet also eine Art von Schwerpunktverlagerung zur Hauptachse hin statt.

In Weiterbildung ist vorgesehen, daß im geöffneten Zustand das Gegengewicht auf der gleichen Seite der Hauptachse wie der Schwimmer und in geschlossenem Zustand auf der anderen Seite angeordnet ist. Dies bedeutet ebenfalls eine Verstärkung der Schließkraft und gleichzeitig eine Verstärkung der Öffnungskraft des Schwimmers.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß die Verschlußplatte mindestens in ihrer unteren Hälfte eine dem Rohrende angepaßte Umfangslinie aufweist. Wenn das Rohrende schräg abgeschnitten ist und daher eine elliptische Fläche aufweist,

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besitzt nach diesem Merkmal die Verschlußplatte ebenfalls mindestens in ihrer unteren Hälfte einen elliptischen Umfang. Daher ist es möglich,

im ersten Teil der Schließbewegung den Scheitelpunkt der Verschlußplatte durch die Fläche des Rohrendes hindurchzubewegen . Nach dem Abschluß der Schwenkbewegung steht die Verschlußplatte in möglichst engem Abstand vom Ende des Rohres . Für die anschließende geradlinige Bewegung der Verschlußplatte senkrecht zur Fläche des Rohrendes muß dann nur ein ganz geringer Weg zurückgelegt werden.

Im geöffneten Zustand liegt die flache Unterseite des Schwimmers schräg in Strömungsrichtung von oben nach unten im Bereich des aus dem Rohr fließenden Wassers. Daher trifft bei Beginn der Füllung des BEhälters der Wasserstrahl die Unterseite des Schwimmers. Der Staudruck des Wasserstrahls sorgt dafür, daß der Schwimmer mit Sicherheit angehoben wird*

weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der von der Erfindung vorgeschlagenen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1;

Fig. 3 bis 5 schematische Darstellungen der Anordnung nach Fig. 1 bei verschiedenen Wasserständen.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Behälter 11, der unterhalb einer Sperrstelle 12 angeordnet ist und in den ein Zuflußrohr 13 einmündet.

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Um eine Hauptachse 14 schwenkbar gelagert sind zwei Hebelbleche 15, von denen in Fig. 1 nur das eine zu sehen ist. An der in Fig. 1 unteren Seite der Hebelbleche 15 ist ein Schwimmer 16 starr befestigt, der im Querschnitt die Form eines langgestreckten Ovals aufweist, dessen flache, gerade Seiten 17, 18 etwa unter einem Winkel von 45° gegenüber der Horizontalen verlaufen.

Am jeweils anderen Ende der Hebel bleche 15 ist ein Gegengewicht 19 angeordnet, das sich zwischen den beiden Hebelblechen 15 erstreckt. Bei der in Fig. 1 dargestellten geöffneten Stellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt das Gegengewicht 19 auf der rechten Seite der Hauptachse 14, d.h. auf der gleichen Seite, auf der auch der Schwimmer 16 angeordnet ist.

Schwenkbar an den Hebelblechen 15 gelagert ist ein Klappenarm 20, an dessen freiem Ende eine Verschlußplatte 21 befestigt ist. Die Mittelsenkrechte auf der VerschlußpTatte verläuft etwa durch die Hauptachse 14. Zur Versteifung der Platte ist ein Stützblech 22 vorgesehen. Die Anlenkung des Klappenarms 20 an den Hebelblechen 15 erfolgt mit einer Hilfsachse 30, die in der Fig. 1 als kleiner Kreis angedeutet ist. Der Klappenarm 20 besitzt einen Ausleger 23, der sich in der in Fig. 1 dargestellten Stellung auf dem Schwimmer aufstützt.

Der Klappenarm 20 besitzt eine Nase 24, die die Verschlußplatte 21 etwas überragt.

Das vordere Ende des Zuflußrohres 13 besitzt auf seiner Oberseite einen Verschlußanschlag 25, der mit der Nase 24 an dem Klappenarm 20 zusammenwirkt.

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Rechts von dem Schwimmer 16 ist mit Hilfe der Linie 26 der Unterwasserstand angedeutet, der mit Hilfe der Verschlußeinrichtung eingeregelt werden soll.

In Fig. 2 ist die Form des Behälters 11 zu sehen, der an seiner Auslaßseite eine Verengung mit einer eingesetzten Blende 27 besitzt.

In den Fig. 3 bis 5 ist die Arbeitsweise der von der Erfindung vorgeschlagenen Vorrichtung zu sehen. Fig. 3 zeigt die Vorrichtung in vollständig geöffnetem Zustand. Hier liegt der Klappenarm 20 an einem Anschlag 28 an, der nur schematisch dargestellt ist. Das Gegengewicht 19 ist ebenso wie der Schwimmer 16 auf der rechten Seite der Hauptachse 14 angeordnet, so daß beide ein positives Offnungsmoment erzeugen.

Es ist ebenfalls zu sehen, daß in dem unteren abgerundeten Teil 29 des Schwimmers 16 ein flüssiger Ballast angeordnet ist. Die Weiterdrehung der Hebelbleche 15 zusammen mit dem Gegengewicht 19 und dem Schwimmer 16 wird durch das Anliegen des Schwimmers 16 an den Ausleger 23 des Klappenarmes 20 verhindert.

Steigt nun das Wasser gegenüber dem Wasserstand in Fig. 3 an, so bewirkt das Anheben des Schwimmers 16 eine Drehung der Hebelbleche 15 um die Hauptachse 14, wobei der Klappenarm 20 aufgrund seines Gewichtes weiterhin mit seinem Ausleger 23 an dem Schwimmer 16 anliegt, bis seine Nase 24 an dem Verschlußanschlag 25 des Zuflußrohres 13 anschlägt. Die Bewegung, die zwischen dem Zustand nach Fig. 3 und dem nach Fig. 4 durchgeführt wird, ist eine Schwenkbewegung um die Achse 14, wobei aufgrund der relativ großen Länge des Klappenarms 20 diese Schwenkbewegung einer geradlinigen Bewegung angenähert ist. Der in Fig. 4 dargestellte Abstand zwischen der Verschlußplatte 21, die mit einer Gummidichtung 31 belegt ist, und

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der Fläche 32 der öffnung des Zuflußrohres ist dadurch bestimmt, daß die Verschlußplatte 21 am Zuflußrohr 13 ohne Berührung vorbeigelangen muß.

Bei weiterem Ansteigen des Wasserstandes wird der Schwimmer weiter angehoben, wobei nunmehr der flüssige Ballast 33 sich langsam zur linken Seite des Schwimmers 15 hin bewegt. Der Klappenarm 20 mit seiner Nase 24 setzt an dem Verschlußanschlag 25 auf, so daß bei Weiterdrehung der Hebelbleche 15 nunmehr ein relatives Verschwenken des Klappenarmes 20 um die Hilfsachse 30 und eine Drehung der Hilfsachse 30 um die Hauptachse 14 in Richtung zur öffnung erfolgt. Diese zusammengesetzte Bewegung ist eine fast geradlinige Bewegung senkrecht zur Fläche 32. In diesem Stadium bewegt sich das Gegengewicht 19 auf die andere Seite der Hauptachse 14, so daß die /ließkraft sich weiter verstärkt.

Bei der von der Erfindung vorgeschlagenen Vorrichtung wird die Verschlußplatte 21 also zunächst etwa in Richtung der Fläche des Endes des Zuflußrohres 13 auf kürzestem Wege vor diese öffnung bewegt, wobei sie in geringem Abstand vor dieser öffnung anlangt. Anschließend wird aufgrund einer kniehebelartigen übersetzung in einer zusammengesetzten Bewegung die Verschlußplatte 21 senkrecht zur Fläche 32 der öffnung des Zuflußrohres 13 bewegt, bis das Zuflußrohr 13 verschlossen ist. Die Kraft zum Schließen des Rohres wird noch dadurch verstärkt, daß das Gegengewicht 19 auf die andere Seite der Hauptachse 14 gelangt, während gleichzeitig der flüssige Ballast 33 sich in dem Schwimmer 16 ebenfalls in Richtung zur Hauptachse 14 hin bewegt.

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Der Ansatz 23 ist so angeordnet, daß bei seinem Anliegen am Schwimmer 16 die Verbindungslinie von Hauptachse 14 zur Hilfsachse 30 etwa senkrecht zum Klappenarm 20 verläuft.

Die Verbindungslinie zwischen dem Schwimmermittelpunkt und der Hauptachse 14 schließt mit der Verbindungslinie zwischen dem Gegengewicht 19 und der Hauptachse 14 einen Winkel von 90 bis 180°, vorzugsweise von 120 bis 150°, ein. Dabei liegt die Hilfsachse 30 vorzugsweise in Verlängerung des Schwimmerhebelarmes. Die Längsrichtung des Schwimmerquerschnitts verläuft unter einem Winkel von 30 bis 60°, vorzugsweise von 45" gegenüber dem Schwimmerhebel arm.

Das Längenverhältnis von Abstand Hauptachse zu Hilfsachse zur Länge des Schwimmerhebelarmes beträgt 1 : 5 bis 1 : 20, vorzugsweise 1 : 10. Das Längenverhältnis Klappenarm zu Abstand Hauptachse zu Hilfsachse liegt im Bereich von 5 : 1 bis 50 : 1, vorzugsweise im Bereich von 10 : 1 bis 20 : 1.

Das Volumen des flüssigen Ballastes ist kleiner als ein Drittel des Schwimmervolumens, vorzugsweise kleiner als ein Fünftel, insbesondere ist es 10 % des Schwimmervolumens.

Als Zufluß kann nicht nur ein Rohr dienen, sondern beispielsweise eine öffnung in einer Platte, und statt der Verschlußplatte kann auch ein Verschlußelement verwendet werden, beispielsweise eine Kugel oder ein Rotationsellipsoid.

Leerseite

Claims

Ansprüche

1„)Verfahren zur Regelung des Zuflusses (13) in einen Behälter (11) bzw. zur Regelung des Wasserstandes in einem Behälter (11 )„ bei dem von einem Schwimmer (16) eine Verschlußplatte (21) vor das Ende eines Zuflußrohres bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußplatte (21) etwa parallel zur Fläche (32) des Rohrendes bewegt wird_s bis sie vollständig vor dem Rohrende liegt,und daß sie anschließend senkrecht zur Fläche (32) des Rohrendes auf dieses zu gedrückt wird und umgekehrt.

Zugelassene Vertreter vor dem Europäischen Patentamt

Professional Representatives before the European Patent Office · Mandatalres agrees pree !'Office Europeen des Brevets Dresdner Bank Stuttgart CBLZ 6OO 8OO 00) Kto. 9 011341 · Landeeglrokasse Stuttgart CBLZ 600 50101J Kto. 2 530

-z-
2. Vorrichtung zur Regelung des Zuflusses in einen Behälter (11) bzw. zur Regelung des Wasserstandes in einem Behälter (11) j mit einem schwenkbar angelenkten Schwimmer (1-6) und einer mit diesem verbundenen, schwenkbar gelagerten Verschlußplatte (21) zum Verschließen des Endes eines Zuflußrohres (13), dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (16) starr mit einem um eine ortsfeste Achse (14) schwenkbaren Hebelarm verbunden ist, an dem die Verschlußplatte (21) um eine Hilfsachse (30) schwenkbar gelagert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Verschlußplatte (21) gegenüber dem Schw-immer (16) und/oder die Bewegung des Schwimmers (16) mindestens einseitig durch Anschläge (28, 25) begrenzt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußpla.tte (21) am Ende eines Klappenarms (20) angeordnet ist, wobei die Mittelsenkrechte auf ihrer Fläche etwa durch die Achse (14) verläuft.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4', dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmerhebel zweiarmig ist, wobei an dem anderen Ende ein Gegengewicht (19) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß .der Schwimmerhebel von zwei parallel zueinander verlaufenden Hebelblechen (15) gebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffneter Verschlußplatte (21) das Gegengewicht (19) ein positives Öffnungsmoment erzeugt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7_S dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossener Verschlußplatte (21) die flachen Seiten (17, 18) des Schwimmers (16) etwa parallel zur Wasseroberfläche verlaufen.
9» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Schließstellung die Verbindungslinie zwischen der Hauptachse (14) und der Hilfsachse (30) etwa senkrecht zur Verbindungslinie zwischen der Hauptachse (14) und dem Mittelpunkt der Verschlußplatte (21) verläuft.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (14, 30) oberhalb des höchsten Unterwasserstandes (26) angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Auftriebsschwerpunktes zur Hauptachse groß ist gegenüber dem Abstand zwischen Hauptachse (1.4) und Hilfsachse (30).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (16) einen langgestreckten ovalen Querschnitt aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß im Schwimmer (16) eine relativ kleine Menge Flüssigkeit (33) vorhanden ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffneter Verschlußplatte (21) das Gegengewicht (19) auf der gleichen Seite der Hauptachse (14) wie der Schwimmer (16) und in geschlossenem Zustand auf der anderen Seite der Hauptachse (14) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußplatte (21) mindestens

in ihrer unteren Hälfte eine der Fläche (32) des Rohrendes angepaßte Umfangsiinie aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im geöffneten Zustand die flache Unterseite (17) des Schwimmers (16) schräg gegen das aus dem Zuflußrohr (13) fließende Wasser angestellt ist.