DE3819962A1 - Vorrichtung zum auffangen sauberen regenwassers - Google Patents
Vorrichtung zum auffangen sauberen regenwassersInfo
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Description
1.0. Begründung für die Entwicklung der Vorrichtung.
Sinn der Vorrichtung ist es, Regenwasser vom
Hausdach aufzufangen, das frei ist von schädlichen
staub- und gasförmigen Anteilen "sauren
Regens".
Da der größte Teil der Schadstoffe im ersten Regenguß enthalten ist, ist es sinnvoll, den Niederschlag erst nach einer gewissen Zeit zu sammeln. Dabei sollte der Zeitfaktor je nach Intensität des Niederschlags variabel sein.
Da der größte Teil der Schadstoffe im ersten Regenguß enthalten ist, ist es sinnvoll, den Niederschlag erst nach einer gewissen Zeit zu sammeln. Dabei sollte der Zeitfaktor je nach Intensität des Niederschlags variabel sein.
2.0. Stand der Technik.
Vorrichtungen zum Auffangen von Regenwasser
gibt es in verschiedenen Ausführungen auf
dem Markt.
S. Patentschrift DE 34 08 142 C1,
s. GEREX - Neugebauer GMBH
D - 7100 Heilbronn.
Es ist jedoch noch kein Gerät bekannt, das den ersten, schädlichen Regenguß automatisch und in sinnvoller Weise in den Abfluß weiterleitet und nur den "sauberen Regen" sammelt. S. Auszug aus der Zeitschrift "Mein schöner Garten", Heft 7/85, Verlag Burda, Offenburg.
Außerdem wurden in der Auslegestelle Dortmund Recherchen angestellt.
Es ist jedoch noch kein Gerät bekannt, das den ersten, schädlichen Regenguß automatisch und in sinnvoller Weise in den Abfluß weiterleitet und nur den "sauberen Regen" sammelt. S. Auszug aus der Zeitschrift "Mein schöner Garten", Heft 7/85, Verlag Burda, Offenburg.
Außerdem wurden in der Auslegestelle Dortmund Recherchen angestellt.
3.0. Erläuterungen zur beschriebenen Vorrichtung.
Die Vorrichtung zum Auffangen "sauberen Regenwassers"
wird mit Hilfe der Zeichnungen (Abb. 1,
2 und 3) näher erläutert.
Bei beginnendem Regen befindet sich der Schwimmer (5) in der Stellung I (Ruhelage). Das Wasser gelangt vom Fallrohr (1) in die obere Kammer (2) und kann zwischen Schwimmerventil (8) und Ventilsitz (9) in die untere Kammer (3) und damit wieder in das Fallrohr (1) gelangen. Ein geringer Anteil des Wassers fließt dabei durch die Bohrung im Schwimmer (7) und sammelt sich im unteren Teil des Zylinders (6). Ist die Zuflußmenge durch die Bohrung im Schwimmer (7) größer als die Abflußmenge durch die Bohrung im Zylinder (10), so steigt der Wasserspiegel im Zylinder (6) allmählich an, bis das Gewicht des Schwimmers (5) durch seinen Auftrieb aufgehoben wird. Bei weiterem Steigen der Flüssigkeitssäule im Zylinder (6) und auch in der Bohrung im Schwimmer (7) hebt der Schwimmer (5) ab, bis schließlich das Schwimmerventil (8) den Ventilsitz (9) erreicht: das Ventil ist geschlossen.
Das Wasser kann nun nicht mehr in die untere Kammer (3) gelangen und damit über das Fallrohr (1) abfließen. Es sammelt sich in der oberen Kammer (2) und kann über die Leitung (4) zum Sammelbehälter gelangen (Stellung II).
Auch bei geschlossenem Schwimmerventil fließt weiterhin ein geringer Anteil Wasser durch die Schwimmerbohrung (7) in den Zylinder (6) und kann teils über den Rand des Zylinders, teils über die Bohrung im Zylinder (10) abfließen.
Bei sehr hohem Niederschlag in Form von Regen kann der Fall eintreten, daß der Abfluß (4) die anfallende Wassermenge nicht mehr aufnimmt. Die Flüssigkeitssäule in der oberen Kammer (2) steigt dann so weit an, bis der statische Druck auf den wirksamen Querschnitt des Schwimmerventils (8) den Auftrieb des Schwimmers kompensiert und damit das Ventil öffnet. Die überschüssige Wassermenge kann über das untere Fallrohr (1) abfließen.
Der gleiche Effekt wird erreicht, wenn die Leitung (4) geschlossen wird oder der Sammelbehälter gefüllt ist, soweit es sich um ein geschlossenes System handelt (s. Zeichnungen Abb. 3).
Unterschreitet die Niederschlagsmenge einen bestimmten Wert, z. B. bei Beendigung des Regens, so gelangt weniger Wasser über die Schwimmerbohrung (7) in den Zylinder als über die Zylinderbohrung (10) abfließt. Das Ventil öffnet, und der Schwimmer geht wieder in die Stellung I (Ruhelage) zurück.
Bei beginnendem Regen befindet sich der Schwimmer (5) in der Stellung I (Ruhelage). Das Wasser gelangt vom Fallrohr (1) in die obere Kammer (2) und kann zwischen Schwimmerventil (8) und Ventilsitz (9) in die untere Kammer (3) und damit wieder in das Fallrohr (1) gelangen. Ein geringer Anteil des Wassers fließt dabei durch die Bohrung im Schwimmer (7) und sammelt sich im unteren Teil des Zylinders (6). Ist die Zuflußmenge durch die Bohrung im Schwimmer (7) größer als die Abflußmenge durch die Bohrung im Zylinder (10), so steigt der Wasserspiegel im Zylinder (6) allmählich an, bis das Gewicht des Schwimmers (5) durch seinen Auftrieb aufgehoben wird. Bei weiterem Steigen der Flüssigkeitssäule im Zylinder (6) und auch in der Bohrung im Schwimmer (7) hebt der Schwimmer (5) ab, bis schließlich das Schwimmerventil (8) den Ventilsitz (9) erreicht: das Ventil ist geschlossen.
Das Wasser kann nun nicht mehr in die untere Kammer (3) gelangen und damit über das Fallrohr (1) abfließen. Es sammelt sich in der oberen Kammer (2) und kann über die Leitung (4) zum Sammelbehälter gelangen (Stellung II).
Auch bei geschlossenem Schwimmerventil fließt weiterhin ein geringer Anteil Wasser durch die Schwimmerbohrung (7) in den Zylinder (6) und kann teils über den Rand des Zylinders, teils über die Bohrung im Zylinder (10) abfließen.
Bei sehr hohem Niederschlag in Form von Regen kann der Fall eintreten, daß der Abfluß (4) die anfallende Wassermenge nicht mehr aufnimmt. Die Flüssigkeitssäule in der oberen Kammer (2) steigt dann so weit an, bis der statische Druck auf den wirksamen Querschnitt des Schwimmerventils (8) den Auftrieb des Schwimmers kompensiert und damit das Ventil öffnet. Die überschüssige Wassermenge kann über das untere Fallrohr (1) abfließen.
Der gleiche Effekt wird erreicht, wenn die Leitung (4) geschlossen wird oder der Sammelbehälter gefüllt ist, soweit es sich um ein geschlossenes System handelt (s. Zeichnungen Abb. 3).
Unterschreitet die Niederschlagsmenge einen bestimmten Wert, z. B. bei Beendigung des Regens, so gelangt weniger Wasser über die Schwimmerbohrung (7) in den Zylinder als über die Zylinderbohrung (10) abfließt. Das Ventil öffnet, und der Schwimmer geht wieder in die Stellung I (Ruhelage) zurück.
4.0. Berechnungen.
Aufgabenstellung:
Der Zylinder (6) der Vorrichtung ist mit einem Gefäß zu vergleichen, das durch einen konstanten Zufluß gefüllt wird. Im Boden des Gefäßes befindet sich ein Abfluß, durch den ein Teil der zuströmenden Flüssigkeit wieder abfließt. Reibungsverluste werden nicht berücksichtigt. Gesucht wird die Zeit, in der das Gefäß gefüllt ist.
Der Zylinder (6) der Vorrichtung ist mit einem Gefäß zu vergleichen, das durch einen konstanten Zufluß gefüllt wird. Im Boden des Gefäßes befindet sich ein Abfluß, durch den ein Teil der zuströmenden Flüssigkeit wieder abfließt. Reibungsverluste werden nicht berücksichtigt. Gesucht wird die Zeit, in der das Gefäß gefüllt ist.
V
= Volumen pro Zeiteinheit (cm³/sec)
A
= Querschnitt (cm²)
w
= Strömungsgeschwindigkeit (cm/sec)
h
= Höhe des Flüssigkeisspiegels (cm)
t
= Zeit (sec)
V
= V zu - V ab
V
zu
= const.
V
ab
= A₂ · w₂
V
= A₁ · w₁
Ermittlung von w₂:
Unter der Annahme, daß A₁»A₂, kann man setzen:
E kin(A₁) = 0, da w₁ sehr klein. Es gilt:
E kin(A₁) = 0, da w₁ sehr klein. Es gilt:
Einsetzen von w₂:
Lösung des Integrals:
1. Substitution:
1. Substitution:
2. Substitution:
c = Integrationskonstante
Bestimmung des Integrals durch Einsetzen der
Randbedingungen:
Die Gleichung für die Füllzeit t = f(h)
ist nur gültig für
Rechnet man mit verschiedenen V zu , so erhält man
eine Kurvenschar mit V zu als Parameter.
Nimmt man für h einen festen Wert an, wie es bei der Vorrichtung der Fall ist, so erhält man eine Kurve
Nimmt man für h einen festen Wert an, wie es bei der Vorrichtung der Fall ist, so erhält man eine Kurve
t = f(V zu )
Die Kennlinie der Vorrichtung sollte nicht zu
dicht bei den Asymptoten V zu = A₂ und t = 0
liegen, d. h., sie sollte in dem Bereich liegen,
in dem die Kurve der Funktion t = f(V zu ) die
Steigung -1 hat. Die Vorrichtung muß also so dimensioniert
sein, daß die durchschnittlichen hiesigen
Niederschlagsmengen ein V zu ergeben, das
im Bereich V zu x liegt. Dementsprechend muß t x
dem gewünschten t = 10-20 min. entsprechen.
5.0. Entwicklung eines Modells.
5.0. Entwicklung eines Modells.
- 5.1. Grundsätzliches zur Darstellung. Es wurde ein Ausführungsbeispiel für ein Fallrohr mit 80 mm lichter Weite gewählt. Bei der zeichnerischen Darstellung des Modells in Abb. 4 (Zeichnungen) handelt es sich um einen Querschnitt der Vorrichtung, die aus zylindrischen Hohlkörpern besteht. Wegen der dünnen Wandungen wurden die Querschnitte nicht schraffiert.
- 5.2. Berechnungen zum Modell.
- 5.2.1. Anpreßkraft des Schwimmers.
Der Schwimmer besteht aus einem zylinderförmigen
Hohlkörper aus 1 mm starkem PVC. Die Schwimmerbohrung
entspricht einem Zylinder von 1 mm
Wandstärke und 8 mm lichtem Durchmesser.
Die Kraft K, mit der der Schwimmer auf den Ventilsitz drückt, ergibt sich aus der Differenz zwischen Auftrieb und Gewicht des Schwimmers.K = 1,082 kp - 5.2.2. Eintauchtiefe des Schwimmers bis zum Abheben: Das Gewicht des verdrängten Wasservolumens ist gleich dem Gewicht des Schwimmers:e = 1,71 cm
- 5.2.3. Steighöhe bei Stau. Bei Stau in der oberen Kammer (2) steigt das Wasser bis zur Steighöhe s über dem Ventilsitz. Der Schwimmer öffnet, wenn das Wassergewicht über ihm die Anpreßkraft übersteigt.s = 21,74 cm
- 5.2.4. Durchmesser der Vorrichtung.
Der Querschnitt der unteren Kammer (3) muß mindestens
so groß sein wie der Querschnitt des Fallrohrs,
damit gewährleistet ist, daß alles zufließende
Wasser auch bei Störungen abfließen kann.
Hieraus ergibt sich der Mindestinnendurchmesser der Vorrichtung.d i(min) = 13,76 cm
d i(gew.) = 15,8 cm - 5.2.5. Steigzeit des Schwimmers.
Die Steigzeit des Schwimmers, bis daß das Ventil
schließt, setzt sich zusammen aus 3 Anteilen:t = t₁ + t₂ + t₃,wobeit₁ = Steigzeit des Wassers im Zylinder zwischen
den Pegeln und
(Schwimmerboden wird erreicht)
t₂ = Steigzeit des Wassers im Zylinder zwischen den Pegeln und (Schwimmer hebt ab)
t₃ = Steigzeit des Wassers im Zylinder zwischen den Pegeln und (Ventil schließt)Die Steigzeit berechnet sich nach der Gleichung h n und h n-1 geben die Höhen zweier jeweils benachbarter Pegelstellen an. V zu ist der Anteil des abfließenden Regenwassers, der durch die Schwimmerbohrung in den Zylinder gelangt. Bei der gewählten Dimensionierung der Vorrichtung gilt:V zu = 0,01 VV= Volumen des im Fallrohr abfließenden Wassers pro ZeiteinheitDie Asymptote der zu ermittelnden Kurve ergibt sich aus der Grenzwertbetrachtung:V zu <A₂ Dah max = h₃ (Ventil geschlossen), erhält man fürh₃= 13,71 cm und A₂= 0,007854 cm² (bei einer Zylinderbohrung von 1 mm) V zu <1,288 cm³/sec, d. h. V<0,1288 ltr./sec
Merke: Regenfalleitungen und Regenanschlußleitungen sind mit einer Regenspende von mindestens
300 l/(s · ha) zu bemessen.
Tabelle über die pro Zeiteinheit maximal
anfallenden Volumina für die jeweiligen
Fallrohrdurchmesser.
6.0. Vorteile der Vorrichtung gegenüber herkömmlichen
Modellen.
Es handelt sich bei dem beschriebenen Modell um
ein System, das wartungsfrei arbeitet. Um "sauberen
Regen" aufzufangen, ist weder ein Zeitschalter erforderlich,
noch muß eine zeitliche Absperrung von
Hand erfolgen. Die Zeit t, die benötigt wird, um den
ersten, von Schadstoffen belasteten Regenguß in
den Abfluß zu leiten, ist nicht konstant, wie z. B.
bei einem Zeitschalter, sondern sie ist abhängig
von der Intensität der Regenmenge V, wie die Rechnung
zeigt; denn die anfallende Menge des "sauren
Regens" ist nicht eine Funktion der Zeit, sondern
sie ist abhängig von der Niederschlagsmenge pro
Zeiteinheit.
- I. Zeichnungen. 1Fallrohr 2Obere Kammer 3Untere Kammer 4Leitung zum Sammelbehälter 5Schwimmer 6Zylinder 7Bohrung im Schwimmer 8Schwimmerventil 9Ventilsitz10Bohrung im Zylinder11Halterungen zur Befestigung des Zylinders12Sieb in der Schwimmerbohrung13Sieb in der oberen Kammer14Sammelbehälter
Claims (8)
1. Vorrichtung zum Auffangen "sauberen Regenwassers",
dadurch gekennzeichnet, daß das anfallende
Regenwasser erst nach einer bestimmten
Zeit abgeführt wird, wobei diese Zeit eine
Funktion der anfallenden Regenmenge ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie in ein Regenfallrohr eingebaut
wird und eine Abzweigleitung zum Sammeln
des "sauberen Regens" besitzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein mit einer Bohrung versehener
Schwimmer sich in einem Zylinder bewegen kann,
der im Boden eine verhältnismäßig kleinere
Bohrung besitzt, und daß der Schwimmer oben
als Ventil ausgebildet ist, das in einen feststehenden
Ventilsitz paßt, den es schließen,
bzw. öffnen kann.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schwimmer (5) aus einem
zylindrischen Körper besteht, und dessen Oberteil
als Kegelventil ausgebildet ist, das den
Zylinder an seiner Basis überragt und mit
einem stumpfkegeligen Abschluß endet. Weiterhin
ist die Vorrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet
durch eine durchgehende Bohrung
des Schwimmers.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinder (6) aus einem zylinderförmigen
Hohlkörper beseht, der oben offen
ist und mit einem äußeren Rand versehen ist,
während er unten durch einen Boden verschlossen
ist, in dem sich eine im Vergleich zur Schwimmerbohrung
relativ kleine Bohrung befindet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abzweigleitung (4) etwas erhöht über
der Schwimmeroberkante liegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Sieb (13) sich oberhalb der Abzweigleitung
(4) befindet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abzweigleitung (4) über einen Absperrhahn
mit dem tiefer liegenden, geschlossenen
Vorratsbehälter (14) verbunden ist, und daß der
Behälter über die Brauchwasserleitung entleert
werden kann.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3819962A DE3819962A1 (de) | 1988-06-11 | 1988-06-11 | Vorrichtung zum auffangen sauberen regenwassers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3819962A DE3819962A1 (de) | 1988-06-11 | 1988-06-11 | Vorrichtung zum auffangen sauberen regenwassers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3819962A1 true DE3819962A1 (de) | 1988-11-10 |
Family
ID=6356374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3819962A Ceased DE3819962A1 (de) | 1988-06-11 | 1988-06-11 | Vorrichtung zum auffangen sauberen regenwassers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3819962A1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0517202A1 (de) * | 1991-06-06 | 1992-12-09 | Reinhold Holstein | Vorrichtung zum Abzweigen von Regenwasser aus einem Dachrinnenfallrohr |
| US5836116A (en) * | 1994-08-10 | 1998-11-17 | Widmann; Roland | Tank system |
| US6526700B1 (en) * | 2000-06-08 | 2003-03-04 | Joseph Pilcher | High pressure downspout |
Citations (2)
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| DE371743C (de) * | 1923-03-19 | Kurt Vongehr | Vorrichtung zur selbsttaetigen Ablauftrennung von Regenwasser | |
| DE3517279A1 (de) * | 1985-05-14 | 1986-11-20 | Ottmar 6712 Bobenheim-Roxheim Wandel | Automatische fallrohrklappe |
-
1988
- 1988-06-11 DE DE3819962A patent/DE3819962A1/de not_active Ceased
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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