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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf Wasserabläufe hydrotechnischer Bauwerke
und betrifft konkret Wasserabläufe von Staumauern.
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Die vorliegende Erfindung kann man zum Wasserdurchfluß durch das betreffende
hydrotechnische Bauwerk sowie zur Belüftung des Wassers zum Aufzehren der kinetischen
Energie des durchgelassenen Wassers, zu dessen Sauerstoffsättigung und zum Reinigen
von Schmutzstoffen; die sich durch Flotation und Oxidierung beseitigen lassen, verwenden.
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Bekannt sind Wasserabläufe von Stauiuauern, ausgeführt in Form von
offenen und geschlossenen Kanälen, die die Gewässer vor und hinter der Staumauer
verbinden und mit Aufzehrungsvorrichtungen der kinetischen Energie des Wasserstroms
ausgerüstet sind (s. US-PS 2 103 600; Urheberschein der UdSSR Nr. 124 370 und Nr.
697 628).
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Dank der Anwendung von Aufzehrungsvorrichtungen der kinetischen Energie
können derartige Wasserabläufe nicht nur ihre Hauptaufgabe erfüllen, die in einem
organisierten Durchlaß der erforderlichen Wassermenge aus dem Oberwasser in das
Unterwasser besteht, sondern auch der durch den Wasserstrom allmählich hervorgerufenen
Zerstörung der Wasserablaufswandung und des Bodens des Unterwassers vorbeugen. Gewöhnlich
werden Wasserabläufe mit Aufzehrungsvorrichtungen der kinetischen Energie des Wasserstroms
auf Staudämmen angeordnet, die in fließenden Gewässern errichtet werden und für
eine relativ geringe Nieveauhebung im Gewässer vor der Staumauer, beispielsweise
zur Gewährleistung einer zuverlässigen Schiffahrt, bestimmt sind. Da der Niveauunterschied
zwischen dem Ober- und Unterwasser
in einer derartigen Staumauer
verhältnismäßig gering ist, ist es wirtschaftlich unzweckmäßig, ihn beispielsweise
zur Erzeugung elektrischer Energie zu verwerten. Dabei ist dieser Niveauunterschied
hinsichtlich einer Organisierung des Wasserdurchlasses aus dem Ober- in das Unterwasser
schädlich, da der unter der Wirkung dieses Niveauunterschieds entstehende Staudruck
des Wassers eine allmähliche Zerstörung der nahe des Unterwassers und an dessen
Boden liegenden Wandungen des Wasserablaufs hervorruft. Um diese Zerstörungen zu
verhindern, ist in den bekannten Bauarten eine Aufzehrung des Staudrucks des durchfließenden
Wassers organisiert. Für diesen Zweck sind in den Austrittszonen des Wasserablaufs
Aufzehrungsvorrichtungen der kinetischen Energie des Wasserstroms angeordnet, die
entweder als kleine strömungsgünstige Pfeiler ausgeführt sind, die bedeutende Energieverluste
bei deren Umströmung hervorrufen (s. Patentschrift der USA, Nr. 2 103 600), oder
als Gitter, die den Wasserstrom in einzelne Strahlen aufteilen, bei deren Aufprall
ein Aufzehren der kinetischen Energie des Wasserstroms erreicht wird (s. Urheberschein
der UdSSR Nr. 124300), oder als stufenartig auf sich verengenden Pfeilern angeordneten
und sich erweiternden Rinnen (s. Urheberschein der UdSSR Nr. 697628), wobei die
Aufzehrung der kinetischen Energie entsprechend der beiden oben erwähnten Lösungen
erfolgt.
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Jedoch wird in diesen bekannten Wasserabläufen die Energie des Staudrucks
des durchgelassenen Wassers überhaupt nicht verwertet und geht daher nutzlos verloren.
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Bekannt sind ferner Einrichtungn (s. Beschreibungen der Patente der
USA Nr. 3 461 674 und 3 893 924) , die zum Belüften des Wassers in den Gewässern
dienen und in Form eines Systems von perforierten Rohren ausgeführt und am Boden
des Gewässers verlegt sind, wobei durch die Löcher, die mit Wasser zuvor vermischte
Luft in die Bodenschichten des Gewässers ausströmt. Die Zufuhr des Wasser-Luft-
Gemisches
in diese Rohre unter einem Druck, der den Druck in den Bodenschichten des Gewässers
übersteigt, erfolgt entweder mit Hilfe eines Mischers (s. Patentschrift der USA
Nr. 3 461 674), in den die Luft und das Wasser entsprechend mit einem Lüfter und
einer Pumpe gefördert werden, oder mit Hilfe eines Wasser-Luft-Saugstrahlers (s.
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Patent der USA Nr. 3 893 924), in den die Luft mit dem durch die Pumpe
geförderten Druckwasser hineingezogen wird.
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Doch ist dabei für die Luftzufuhr ein bestimmter Energiebedarf zum
Antrieb der Pumpe und des Lüfters erforderlich, deren Menge infolge der ununterbrochenen
Arbeit dieser Einrichtungen während eines begrenzten Zeitabschnitts z.B. in einem
Jahr recht erheblich wird. Darüber hinaus ist die konstruktive Gestaltung dieser
Lösungen nicht geeignet, um sie als Wasserablauf einer Staumauer zu verwenden.
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Bekannt ist ein Wasserablauf einer Staumauer (s. Beschreibung zum
Urheberschein der UdSSR Nr. 348 678), der das Unterwasser mit dem Oberwasser verbindet
und Luftzuführungskanäle enthält. In diesem Wasserablauf wird zum Vorbeugen einer
Zerstörung der Ablauffläche unter der Einwirkung des Wasserstaudrucks in den Strom
des durchgelassenen Wassers durch die öffnungen in diesen Kanälen, die mit der Außenluft
verbunden und unter der Wasserablautfläche verlegt sind, infolge des an der Ablauffläche
strömenden Wassers erzeugten Unterdrucks die Luft eingesaugt. Dank einer solchen
Verwertung der kinetischen Energie des durchgelassenen Wassers wird in dieser bekannten
Einrichtung nicht nur eine Zerstörung der Oberfläche des Wasserablaufs verhindert,
sondern auch eine Belüftung des Wassers gewährleistet, wodurch dessen Sauerstoffsättigung
begünstigt wird.
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Da aber in der bekannten Einrichtung, die einen offenen Wasserablauf
darstellt, der statische Druck im Strom des durchgelassenen Wassers annähernd dem
atmosphärischen Druck gleich ist, weshalb in den Austrittsöffnungen der Luftzuführungskanäle
kein merklicher Unterdruck erzeugt wird, ist die in den Wasserstrom eingesaugte
Luftmenge gering,
und folglich ist auch der Sättigungsgrad des Wassers
mit Sauerstoff niedrig. Infolgedessen wird in dieser bekannten Einrichtung die kinetische
Energie des durch die Staumauer durchgelassenen Wassers nicht effektiv verwertet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserablauf
einer Staumauer zu schaffen, dessen konstruktive Ausführung die Möglichkeit bietet,
den Verbrauch an Luft, die mit dem Wasser, das die Staumauer durchströmt, in Kontakt
ist, zu erhöhen, so daß beim Durchfluß des Wassers eine effektive Aufzehrung der
kinetischen Energie des Wasserstroms und ein höherer Sättigungsgrad des Wassers
mit Sauerstoff erreicht wird, sowie günstige Reinigungsbedingungen des Wassers von
sämtlichen Schmutzstoffen geschaffen werden, die sich durch Flotation und Oxidierung
beseitigen lassen.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Wasserablauf einer
Staumauer, der das Oberwasser mit dem Unterwasser verbindet und Luftzuführungskanäle
enthält, in Form eines Wasser-Luft-Saugstrahlers ausgeführt ist, der Wasserzuleitungsdüsen,
deren Eintrittsquerschnitteim Oberwasser angeordnet sind, ferner eine Vorkammer,
in welche die Austrittsquerschnitte der Düsen und der Luftzuführungskanäle herausgeführt
sind, eine Mischkammer und einen Diffusor enthält, die hintereinander an die Vorkammer
angeschlossen sind und gemeinsam mit ihr und den Düsen den Kanal des Wasserablaufs
bilden, wobei der Austrittsquerschnitt des Diffusors in die Bodenschicht des Unterwassers
herausgeführt ist.
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Um eine gleichmäßige Vermischung des Wassers mit der Luft zu erreichen,
ist es vorteilhaft, die Mischkammer mit Zwischenwänden zu versehen, die parallel
zur oberen und unteren Wandung der'Mischkammer angeordnet werden.
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Außerdem ist es für den gleichen Zweck vorteilhaft, die Achse der
Mischkammer und des Diffusors so auszuführent
daß sie mit ansteigender
Krümmung entsprechend dc Ablaufbahn des Wasserstrahls in das Schwerefeld abwärts
verläuft.
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Um den Luftverbrauch entsprechend zu erhöhen, ist es erforderlich,
daß der Wasserablauf mit einem an den Diffusor angeschlossenen Rohrstutzen ausgerüstet
wird, wobei der Austrittsquerschnitt dieses Rohrstutzens oberhalb seines Eintrittsquerschnitts
und in unmittelbarer Nähe des Niveaus des Unterwassers liegen soll.
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Bei der Verwendung eines Wasserablaufs der erfindungsgemä-Ben Konstruktion
an einer Staumauer mit einem vertikalstehenden Wasserregelschloß ist es günstig,
daß die Wasserzuleitungsdüsen in dessen unterem Teil angeordnet werden.
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Falls durch die Staumauer mit einem Wasserregelschloß grobkörnige
Schwimmkörper durchgelassen werden, ist es vorteilhaft, daß die Wasserzuleitungsdüsen
in einer Entnahmevertiefung starr angeordnet werden, die in der Staumauersohle vor
dem Wasserregelschloß ausgeführt und mit einem horizontalen Schutzgitter versehen
wird.
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Im folgenden wird die Erfindung durch Beschreibung von konkreten Beispielen
ihrer Ausführung unter Bezug auf Zeichnungen erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine erfindungsgemäße
Konstruktion eines Wasserablaufs für eine beständige Staumauer, im Längsschnitt;
Fig. 2 die Ansicht in Pfeilrichtung A auf Fig. 1; Fig. 3 eine erfindungsgemäße Konstruktion
des Wasserablaufs für eine Staumauer mit einem Wasserregelschloß, im Längsschnitt;
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Konstruktionsvariante des Wasserablaufs für eine Staumauer
mit einem Wasserregelschloß, im Längsschnitt.
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Ein Wasserablauf, der ein Oberwasser 1 (Fig. 1) mit einem Unterwasser
2 verbindet, die durch eine ortsfeste Staumauer 3 voneinander getrennt sind, ist
im Körper der Staumauer 3 angeordnet und in Form eines Wasser-Luft-Saugstrahlers
ausgeführt. Der Saugstrahler besteht aus Luftzuführungskanälen 4, die mit der Außenluft
durch Eintrittsöffnungen 5 verbunden sind, aus Wasserzuleitungsdüsen 6, einer Vorkammer
7, einer Mischkammer 8 und einem Diffusor 9. Die Eintrittsquerschnitte 10 der Düsen
6 liegen im Oberwasser 1, die Austrittsquerschnitte 11 der Düsen 6 und die Austrittsquerschnitte
12 der Kanäle 4 sind in die Vorkammer 7 herausgeführt. Die Mischkammer 8 und der
Diffusor 9 sind hintereinander an die Vorkammer 7 angeschlossen und bilden gemeinsam
mit den Düsen 6 einen geschlossenen Kanal des Wasserablaufs mit einer Neigung der
Achse 13 zum Unterwasser 2. Der Austrittsquerschnitt 14 des Diffusors 9 ist in die
Bodenschicht des Unterwassers 2 herausgeführt.
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Die Eintrittsquerschnitte 10 (Fig. 2) der Wasserzuleitungsdüsen 6
sind rechteckig gestaltet und berühren einander, indem sie einen einheitlichen Eintrittsquerschnitt
bilden.
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In Strömungsrichtung des Wassers wird die Querschnittsfläche jeder
Düse 6 sowohl infolge einer Verringerung der Vertikalseite als auch der Verkleinerung
des Seitenverhältnisses allmählich kleiner, weshalb zwischen den Austrittsquerschnitten
11 der Düsen 6 diesem Verhältnis entsprechende Lücken entstehen. Die Luftzuführungskanäle
4 sind im Körper der Staumauer derart verteilt, daß ihre Austrittsquerschnitte 12,
die in die Vorkammer 7 (Fig. 1) herausgeführt sind, in den Lücken zwischen den Austrittsquerschnitten
11 (Fig. 2) der Wasserzuleitungsdüsen 6 und über den Austrittsquerschnitten 11 dieser
Düsen 6 angeordnet werden.
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Beim Anordnen des Wasserablaufs an einer Staumauer mit einem Wasserregelschloß
15 (Fig. 3), das das Oberwasser 1 und das
Unterwasser 2 voneinander
trennt, werden Wasserzuleitungsdüsen im unteren Teil des Schloßkörpers 15 angebracht.
Die Luftzuführungskanäle 4 sind in diesem Falle gleichfalls im Körper des Wasserregelschlosses
15 ausgeführt. Die Vorkammer 7 wird durch einen Absatz 16 im Schloß 15 und durch
die Staumauersohle 17 gebildet. Die Mischkammer 8 und der Diffusor 9 sind auf der
Staumauersohle 17 hinter dem Wasserregelschloß 15 angeordnet. In der Mischkammer
8 sind Zwischenwände 18 ausgeführt, die parallel zu deren oberen Wandung 19 und
der unteren Wandung 20 verlaufen.
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In der zweiten Konstruktionsvariante des Wasserablaufs, der an einer
Staumauer mit einem Wasserregelschloß 15 (Fig. 4) ausgerüstet ist, sind die Wasserzuleitungsdüsen
6 in einer Entnahmevertiefung 21 unbeweglich angeordnet, die in der Staumauersohle
17 vor dem Wasserregelschloß 15 ausgeführt und mit einem horizontalen Schutzgitter
22 versehen ist. Die Mischkammer 8 und der Diffusor 9, die in der Staumauersohle
17 untergebracht sind, haben eine Achse 23, die abwärts mit steigender Krümmung,
beispielsweise in Form einer Parabel verläuft, deren Anfangsabschnitt 24 in einer
Richtung mit der Richtung der Achse 25 der Düse 6 zusammenfällt. An den Diffusor
9 ist ein Rohrstutzen 26 angeschlossen, dessen Austrittsquerschnitt 27 oberhalb
seines Eintrittsquerschnitts 28 und in unmittelbarer Nähe des Niveaus des Unterwassers
2 liegt.
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Der Durchlaß (der Ablauf) des Wassers durch die Staumauer 3 (Fig.
1) vom Oberwasser 1 in das Unterwasser 2 wird durch das Druckgefälle verwirklicht,
das infolge des Niveauunterschieds zwischen dem Oberwasser 1 und dem Unterwasser
2 besteht. Unter der Einwirkung dieses Druckgefälles gelangt das vor der Staumauer
3 gestaute Wasser durch die Eintrittsquerschnitte 10 der Düsen 6, die in das Oberwasser
1 herausgeführt sind, in die Düsen 6, wo es beschleunigt und in einzelne Ströme
aufgeteilt wird. Die aus dem Austrittsquerschnitten 11 der Düsen 6 in die geschlossene
Vorkammer 7
gelangenden Wasserströme erzeugen in der Vorkammer
7 einen Unterdruck, unter dessen Einwirkung aus der Atmosphäre durch die Eintrittsöffnungen
5, die Kanäle 4 und die Austrittsquerschnitte 12 der Kanäle 4 Luft in die Vorkammer
7 eingesogen wird. Das in die Vorkammer 7 gelangende Wasser und die eingesogene
Luft beginnen ihre gemeinsame Bewegung, so daß bei ihrem unmittelbaren Kontakt der
Belüftungsprozeß des Wassers erfolgt. Aus der Vorkammer 7 reißen die Wasserstrahlen
die Luft in die mit der Vorkammer 7 verbundene geschlossene Mischkammer 8 mit sich,
in der die Wasserstrahlen und die mitgerissene Luft zerkleinert werden, sich miteinander
vermischen und dabei ein Wasser-Luft-Gemisch bilden. Dank einer starken Vergrößerung
der Trennungsfläche der flüssigen und gasförmigen Phasen wird der Belüftungsprozeß
erheblich gesteigert, infolgedessen findet gleichzeitig eine heftige Sauerstoffsättigung
des Wassers statt (eine Auflösung des Luftsauerstoffs im Wasser) und eine Oxidierung
derjenigen im Wasser enthaltenen Schmutzstoffe, welche dadurch unschädlich gemacht
werden.
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Das in der Mischkammer 8 gebildete Wasser-Luft-Gemisch gelangt in
den Diffusor 9, in dem eine Bremsung des zweiphasigen Stroms des Wasser-Luft-Gemisches
statfindet. Dadurch wird eine Aufzehrung der kinetischen Energie dieses Stroms erreicht,
und infolgedessen findet eine schroffe Verzögerung des allmählichen Zerstörungsvorgangs
des Bodens des Unterwassers 2 nahe dem Austritt des Wasserstroms aus dem Wasserablauf
statt. Gleichzeitig wird im Diffusor 9 der Desinfektionsprozeß der Verschmutzungsstoffe
durch deren Oxidierung fortgesetzt und die Sauerstoffsättigung des Wassers gesteigert,
da beim Bremsen des Wasser-Luft-Stroms in ihm der statische Druck ansteigt, und
proportional zum Druck die Menge des im Wasser gelösten Sauerstoffs sich erhöht.
Durch den Austrittsquerschnitt 14 des Diffusors 9 fließt der abgebremste Strom des
Wasser-Luft-Gemisches in die bodennahen Schichten des Unterwassers 2. Dabei tragen
die im Wasser-Luft-Gemisch vorhandenen Luft-
bläschen die im Wasser
enthaltenen flotierbaren Schmutzstoffe an die Oberfläche des Unterwassers heraus.
Der durch die Flotation an der Oberfläche des Unterwassers 2 gebildete Schaum wird
mit den aus dem Wasser entzogenen Schmutzstoffen mit Hilfe eines Schaumfängers (in
der Zeichnung nicht dargestellt) aufgesammelt.
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Durch das Schaumfangen und Oxidieren der Schmutzstoffe wird eine Reinigung
des durch die Staumauer 3 durchzulassenden Wassers erreicht. In dem unter dem Schaumfänger
fließenden, gereinigten Wasser bleiben noch feinste Luftbläschen zurück, die mit
der Strömung auf eine bedeutende Entfernung von der Staumauer 3 fortgetragen werden
können, so daß gemeinsam mit dem im Wasser aufgelösten Sauerstoff eine Wiederherstellung
und Aufrechterhaltung der biologischen Fähigkeit des Wassers zur Selbstreinigung
ermöglicht wird.
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In der vorliegenden Konstruktion des erfindungsgemäßen Wasserablaufs,
der als ein Wasser-Luft-Saugstrahler ausgeführt ist, läßt sich eine effektive Verwertung
des Druckgefälles gewährleisten, das durch die Nieveaudifferenz zwischen dem Oberwasser
1 und dem Unterwasser 2 bedingt wird. Das äußert sich in einem höheren Verbrauch
an Aerationsluft, die mit dem durchzulassenden Wasser in der Vorkammer 7, der Mischkammer
8 und im Diffusor 9 in Berührung kommt, da in der geschlossenen Vorkammer 7 der
Unterdruck (die Differenz zwischen dem atmosphärischen Druck und dem statischen
Druck in deriVorkammer 7), der durch die einströmenden Wasserstrahlen erzeugt wird,
einen bedeutenden Wert erreichen kann, der der Niveaudifferenz des Oberwassers 1
und des Unterwassers 2 entspricht. Die Erhöhung des Verbrauchs an Aerationsluft
nebst dem schroffen Anstieg der Trennungsfläche zwischen der flüssigen und gasförmigen
Phase in der Mischkammer 8 und im Diffusor 9 infolge der Vermischung der Wasserströme
mit der Luft erhöhen in der erfindungsgemäßen Lösung die Menge der durch Oxidation
gereinigten
Schmutzstoffe Eine effektivere Verwertung des Wasserdrucks
äußerst sich auch darin, daß infolge der Übergabe eines Teils der kinetischen Energie
durch das Wasser an die Luft in der Mischkammer 8 und der Bremsung des Wasser-Luft-Stroms
im Diffusor 9 an dessen Ausgang ein Druck des Wasser-Luft-Gemisches erzeugt wird,
der den atmosphärischen Druck übersteigt. Das ermöglicht eine zusätzliche Erhöhung
der Menge des im Wasser gelösten Sauerstoffs und die Luft in die tieferen Schichten
des Unterwassers 2 zuzuführen.
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Darüber hinaus ermöglicht der höhere Verbrauch an Aerationsluft eine
Reinigung des durchzulassenden Wassers mit Hilfe einer Flotation der Schmutzstoffe
an die Oberfläche des Unterwassers 2 zu organisieren.
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Die Anordnung von Zwischenwänden 18 (Fig. 3) in der Mischkammer 8
des Saugstrahlers, die parallel zu ihren oberen (19) und unteren (20) Wandungen
verlaufen, verhindert eine ungünstige Trennung von Luft aus dem Wasser-Luft-Gemisch
und deren Verlagerung unter der Einwirkung der Auftriebskraft zur oberen Wandung
19. Damit erleichtert die Anordnung der Zwischenwände 18 das Erreichen einer gleichmäßigeren
Vermischung des Wassers mit der Luft in der Mischkammer 8. Das führt für einen Wasser-Luft-Saugstrahler,
infolge einer intensiveren Übertragung der kinetischen Energie vom Wasser zur Luft
sowohl zu einer Erhöhung des Verbrauchs der in den Saugstrahler eingesogenen Luft
als auch zu einer besseren Arbeit des Diffusors 9, die sich in einem Druckanstieg
des Wasser-Luft-Gemisches an dessen Austritt äußert.
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Zum Gewährleisten einer gleichmäßigeren Vermischung des Wassers mit
Luft im Saugstrahler, besonders im Falle eines geringen Niveauunterschieds zwischen
dem Oberwasser 1 und dem Unterwasser 2 ist es auch vorteilhaft, die Mischkammer
8
und den Diffusor 9 (Fig. 4) mit einer Achse 23 auszuführen, die
sich mit steigender Krümmung, beispielsweise in Form einer Parabel abwärts ablenkt,
deren Anfangsabschnitt 24 jedoch in Richtung der Achse 26 der Düse 6 orientiert
ist. Die Krümmung der Achse 23 der Mischkammer 8 und des Diffusors 9 ist so auszuführen,
daß die Achse 23 der Mischkammer 8 und des Diffusors 9 mit der Bewegungsbahn der
Wasserstrahlen im Schwerefeld zusammenfällt, welche unter der Einwirkung dieser
Schwerkraft mit ansteigender Krümmung (parabolische Bewegungsbahn) abwärts gerichtet
sind. Eine derartige Ausführung der Mischkammer 8 und des Diffusors 9 verhindert
ein Haftenbleiben, Zerfließen und ein dadurch hervorgerufenes Bremsen der Wasserstrahlen
an den unteren Wandungen 20 der Mischkammer 8 und des Diffusors 9. Damit verlängert
sich der Vermischungsweg der Wasserstrahlen mit Luft, und es werden günstige Bedingungen
einer intensiven Übertragung' der kinetischen Energie vom Wasser in die Luft gewährleistet.
Infolgedessen erreicht man die Bildung eines gleichmäßigeren Wasser-Luft-Gemisches
in den Austrittsabschnitten des Saugstrahlers.
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Das führt auch seinerseits zu einem höheren Verbrauch der in den Wasserablauf
eingesogenen Luftmenge sowie zu einem Druckanstieg des Wasser-Luft-Gemisches am
Ausgang des Diffusors 9. Die Möglichkeit einer Gewährleistung eines höheren Drucks
des Wasser-Luft-Gemisches im Austrittsquerschnitt des Diffusors 9 läßt diesen Querschnitt
in einer größeren Tiefe des Unterwassers 2 bei der Aufrechterhaltung eines konstanten
Luftverbrauchs anordnen. Bei Einhaltung der gleichen Versenkungstiefe des Austrittsquerschnitts
des Diffusors 9 kann ein Wasser-Luft-Saugstrahler, der die Erzeugung eines höheren
Drucks am Austritt des Diffusors 9 ermöglicht, einen höheren Verbrauch der eingesogenen
Luftmenge gewährleisten.
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Zwecks einer Verbrauchs erhöhung der eingesogenen Luftmenge bei einer
vorgegebenen Versenkungstiefe des Austrittsquer-
schnitts des Diffusors
9 mittels einer Druckverringerung, die der Saugstrahler überwinden muß, ist es vorteilhaft,
an den Diffusor 9 einen Rohrstutzen 26 anzuschließen, dessen Austrittsquerschnitt
27 über seinem Eintrittsquerschnitt 28 liegt und unmittelbar unter dem Niveau des
Unterwassers 2 angeordnet wird. Der Anschluß eines derartigen Rohrstutzens 26 verringert
den Druck auf den Austrittsquerschnitt des Diffusors 9 (den Druck, den der Saugstrahler
überwinden muß) um einen Wert, gleich der Differenz der Drücke, die eine Wassersäule
beim Fehlen eines Rohrstutzens 26 und einer Säule des Wasser-Luft-Gemisches beim
Einsatz eines solchen.Rohrstutzens 26 erzeugen. Die Höhen dieser Säulen sind gleich
der Höhendifferenz der Lage des Austrittsquerschnitts 27 und des Eintrittsquerschnitts
28 des Rohrstutzens 26.
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Eine Druckverminderung auf den Austrittsquerschnitt des Diffusors
9 bei der Verwendung eines Rohrstutzens 26 ist die Folge davon, daß das Gewicht
der Säule des Wasser-Luft-Gemisches geringer ist, als das Gewicht einer reinen Wassersäule
von der gleichen Höhe. Der Austrittsquerschnitt 27 des Rohrstutzens 26 muß möglichst
hoch angehoben werden (möglichst nahe dem Niveau des Unterwassers 2), da die Druckverringerung
auf den Austrittsquerschnitt des Diffusors 9 desto bedeutender wird, je größer die
Höhenlage des Rohrstutzens 26 ist. Der Druckabfall, den der Wasser-Luft-Saugstrahler
überwinden muß, führt für einen derartigen Saugstrahler bei sonst gleichen Bedingungen
auch zu einem höheren Verbrauch der eingesogenen Luftmenge.
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Bei der Einrichtung des Wasserablaufs von der gegebenen Konstruktion
an einer Staumauer mit einem Wasserregelschloß 15 (Fig. 3) ist es vorteilhaft, die
Wasserzuleitungsdüsen 6 im unteren Teil des Regelschlosses 15 anzuordnen. Bei einer
derartigen Anordnung der Düsen 6, falls das Regelschloß 15 angehoben werden muß,
um für einen kurzen Zeitabschnitt
einen höheren Wasserverbrauch
zu gewährleisten, beispielsweise durch Hochwasser oder starke Regenfälle, werden
die Düsen 6 gemeinsam mit dem Wasserregelschloß 15 hochgehoben. Auf diese Weise
behindern sie nicht die Erhöhung der Menge des durch die Staumauer durchgelassenen
Wassers, da beim Anhub des Regelschlosses 15 die lichte Querschnittsfläche für den
Durchlaß des Wassers allmählich ansteigt -von der Größe, gleich der Gesamtfläche
der Austrittsquerschnitte der Düsen 6 bis zu einem Wert, gleich der Querschnittsfläche
der Mischkammer 8. Bei einem weiteren Anhub des Regelschlosses 15 kann der Wasserverbrauch
dank einem Durchlaß des Wassers über der Mischkammer 8 und dem Diffusor 9 noch mehr
gesteigert werden.
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Falls durch die Staumauer 3 mit einem Wasserregelschloß 15 periodisch,
je nach der Anhäufung, gemeinsam mit dem Wasser sperrige schwimmende Körper, z.B.
treibende Eisschollen oder Holzstämme durchgelassen werden sollen, so ist es vorteilhaft,
im Wasserablauf der vorliegenden Konstruktion die Wasserzuleitungsdüsen 6 (Fig.
4) in einer Entnahmevertiefung 21 starr anzuordnen, die in der Staumauersohle 17
vor dem Wasserregelschloß 15 ausgeführt und mit einem horizontalen Schutzgitter
22 versehen wird. Eine derartige Anordnung der Düsen 6 bietet die Möglichkeit durch
Anhub des Wasserregelschlosses 15, durch die Staumauer sperrige Schwimmkörper durchzulassen,
die sich über den Saugstrahler bewegen, wodurch seine Verstopfung verhindert wird.
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Durch Anhub des Regelschlosses 15 läßt sich auch periodisch eine Spülung
des Schutzgitters 22 vornehmen. Darüber hinaus kann man dank der Gegenwart des Schutzgitters
22 die Zahl der Düsen 6 bei Erhaltung einer unveränderten Gesamtfläche ihrer Austrittsquerschnitte
und einer gleichzeitigen Verringerung des Austrittsquerschnitts jeder einzelnen
Düse, entsprechend vergrößern. Dadurch läßt sich eine gleichmäßigere und gleichartige
Vermischung des Wassers mit Luft erreichen, was eine Verbesserung der Kenndaten
des Saugstrahlers bedeutet.
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Der Wasserablauf von der erfindungsgemäßen Konstruktion ermöglicht
dank seiner Ausführung als Wasser-Luft-Saugstrahler neben dem Wasserdurchlaß vom
Oberwasser in das Unterwasser, der unter der Wirkung des Druckgefälles erfolgt,
das infolge der Niveaudifferenz des Ober- und Unterwassers erzeugt wird, noch zusätzlich
dieses Druckgefälle für eine wesentliche Erhöhung des Verbrauchs an Luft zu verwerten,
die in einen direkten Kontakt mit dem durch den Wasserablauf durchzulassenden Wasser
kommt. Dank der Verbrauchserhöhung dieser Luftmenge erfolgt im Wasserablauf eine
effektivere Aufzehrung der kinetischen Energie des durchgelassenen Wassers, die
Menge des im Wasser aufgelösten Sauerstoffs wird vergrößert, die Menge der durch
Oxidierung unschädlich gemachten Schmutzstoffe im durchzulassenden Wasser wird verringert,
und es werden günstige Bedingungen zum Durchführen einer Flotationsreinigung des
Wassers von flotierbaren Schmutzstoffen geschaffen.
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