DE3915076A1 - Vorrichtung an einem fluessigkeitsspeicherraum zum selbsttaetigen spuelen des leergelaufenen speicherraumes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an einem Flüssigkeitsspeicherraum, wie Regenbecken, Kanalstauraum oder dergleichen zum selbsttätigen Spülen des leergelaufenen Speicherraumes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Infolge der zunehmenden Befestigung der Geländeoberfläche fallen vor allem bei starken und/oder lang andauernden Regenfällen oft stoßartig Regen- oder Mischwassermengen an, welche die Kapazitäten des Kanalnetzes und der Kläranlagen übersteigen. Zur vorübergehenden Speicherung werden deshalb Flüssigkeitsspeicherräume notwendig, durch die derartige Wassermengen aufgefangen und zeitlich verzögert abgegeben werden.

Die in solchen Speicherräumen ankommenden Wassermengen führen gerade zu Beginn eines Regenereignisses eine erhebliche Schmutzfracht mit sich, die sich wegen der Verringerung der Fließgeschwindigkeit zum großen Teil auf der Sohle des Speicherraumes ablagert und dort einen Bodenschlamm bildet. Da die Ausfließströmung des Wassers im Speicherraum gering ist, reicht die Schleppkraft des Wassers für den Abtransport der Ablagerungen nicht aus; vielmehr bleibt nach der Entleerung der überwiegende Teil des Bodenschlammes zurück. Es ist deshalb notwendig, die Sohle des Speicherraumes von diesem Bodenschlamm zu reinigen; dies bedingt, wenn es manuell geschieht, einen erheblichen Aufwand, vor allem aber auch einen Einsatz von Fremdenergie.

Es ist auch bekannt, solche Speicherräume mittels eingebauter selbsttätiger Reinigungsvorrichtungen zu reinigen. So ist es aus der EP-PS 02 11 058 bekannt, am Sohlhochpunkt eines Regenbeckens Spülkammern anzuordnen. Zur Füllung weisen diese Spülkammern Einfüllöffnungen auf, die mit Rückschlagventilen versehen sind, so daß sie sich mit steigendem Flüssigkeitsniveau im Speicherraum selbsttätig mit Speicherflüssigkeit füllen. Zur Entleerung sind Verschlußklappen vorgesehen, die zunächst geschlossen sind und die nach dem Leerlaufen des Speicherraumes selbsttätig geöffnet werden. Dadurch soll ein Spülschwall entstehen, der sich über die Sohle des Speicherraumes ergießen und die Ablagerungen mit sich reißen soll. Zur Betätigung der Verschlußklappen sind diese entweder unmittelbar oder über Hydraulikleitungen mit einem Schwimmer verbunden, der die Entleerung des Speicherraumes signalisiert.

Um die Ablagerungen möglichst vollständig auszutragen, ist ein kräftiger Spülstoß erforderlich; das bedeutet, daß die Spülöffnungen möglichst schlagartig freigegeben werden müssen. Diese Freigabe darf aber, dies ist eine weitere Bedingung, erst nach vollständiger Entleerung des Beckens erfolgen, da noch im Ablauf befindliche Wasserreste den Spülstoß ins Leere laufen lassen würden.

Die Zurückhaltung der Spülflüssigkeit bzw. die Freigabe der Spülöffnung durch Verschlußklappen hat zur Voraussetzung, daß die Spülöffnungen durch die Verschlußklappen exakt gedichtet werden müssen; dies ist angesichts der notwendigen Abmessungen der Spülöffnungen auch bei Anordnung von Dichtungen aus elastischem Material nur schwer zu erreichen. Außerdem besteht die Gefahr, daß beim Schließen der Verschlußklappen Fremdkörper, wie kleine Zweige, Äste oder sonstige Verunreinigungen eingeklemmt werden, so daß die Klappen nicht ordnungsgemäß schließen und Spülflüssigkeit vorzeitig austritt. Auch führt die Betätigung der Verschlußklappen durch Schwimmer dazu, daß sie bei langsam sinkendem Flüssigkeitsniveau im Speicherraum langsam geöffnet werden, was ebenfalls zu einem vorzeitigen Entweichen von Spülflüssigkeit führt, so daß nach vollständiger Freigabe nicht mehr die gesamte Spülflüssigkeitsmenge für einen wirksamen Spülstoß zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, um ohne Anwendung von Fremdenergie die gesamte Spülflüssigkeit bis zur vollständigen Entleerung des Speicherraumes zurückhalten und eine möglichst stoßartige Entleerung erreichen zu können.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Spülflüssigkeit in der Spülkammer nicht unmittelbar durch mechanische Verschlußmittel, wie die Spülöffnungen verschließende Klappen, sondern mittelbar durch atmosphärischen Luftdruck zurückzuhalten, der beim Absinken des Flüssigkeitsniveaus im Speicherraum von selbst zur Wirkung kommt und den Spülvorgang durch Freigabe des Lufteintritts in die Spülkammer bewirkt. Daraus resultiert der Vorteil, daß unterhalb des Flüssigkeitsniveaus der Speicherflüssigkeit, also bis zu einem Überlauf hin, auf bewegte Teile praktisch völlig verzichtet werden kann; die für die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung wesentlichen, den Luftaus- bzw. -eintritt bewirkenden Teile können oberhalb des Flüssigkeitsniveaus angeordnet werden.

Voraussetzung für die Zurückhaltung der Spülflüssigkeit in der Spülkammer ist die besondere Gestaltung der Auslaufzone, die auf folgendem Phänomen beruht: Taucht man eine wassergefüllte Flasche mit verschlossener Öffnung in einen wassergefüllten Behälter, dann wird das Wasser in der Flasche auch nach Freigabe der Öffnung durch den auf die übrige Wasseroberfläche wirkenden atmosphärischen Luftdruck in der Flasche gehalten, es tritt also nicht aus. Das Wasser tritt auch dann noch nicht aus, wenn der Wasserspiegel in dem Behälter absinkt, solange nur die Öffnung der Flasche noch unter Wasser gehalten wird. Nach der Erfindung entspricht die Spülkammer der Flasche, während am Boden der Spülkammer eine in bestimmter Weise kanalartig gestaltete Auslaufzone angeordnet ist, die zur Spülöffnung hinführt. Solange das Niveau der Spülöffnung noch unterhalb des Wasserspiegels in dieser Auslaufzone liegt, wird die Spülflüssigkeit in der Spülkammer allein durch den atmosphärischen Luftdruck auf dem freien Wasserspiegel in der Auslaufzone gehalten; sie kann erst dann austreten, wenn die Lufteintrittsöffnung freigegeben wird. Durch die Größe des Querschnitts der Lufteintrittsöffnung kann die Entleerungsgeschwindigkeit gesteuert und ein starker Spülstoß erzeugt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgerüstetes Regenrückhaltebecken,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, die

Fig. 3 bis 6 in der Fig. 1 entsprechenden Teillängsschnitten unterschiedliche Betriebszustände und

Fig. 7 in einem der Fig. 1 entsprechenden Teillängsschnitt eine andere Ausführungsform der Erfindung.

In den Fig. 1 und 2 ist in einem Teillängsschnitt und einem entsprechenden Horizontalschnitt ein Regenrückhaltebecken 1 gezeigt. Das Regenrückhaltebecken 1 besteht aus einem im wesentlichen rechteckförmigen Behälter aus Stahlbeton mit einer Beckensohle 2, Längswänden 3, Stirnwänden 4 und 5 und einer Decke 6. Zuflußseitig mündet in das Becken 1 ein Beckenzulauf 7, der über eine in der Längsmittelachse verlaufende Rinne 8 mit durch einen Pfeil 9 angedeutetem Gefälle zum Beckenauslauf 10 führt. Die Beckensohle 2 hat in Querrichtung ebenfalls Gefälle zur Rinne 8 hin; dies ist durch Pfeile 11 angedeutet. In der auslaufseitigen Beckenstirnwand 5 ist noch ein Überlauf 12 vorgesehen, der das Stauziel begrenzt.

Am Beckenhochpunkt, also der zulaufseitigen Stirnwand 4 benachbart, sind eine oder mehrere Spülkammern 13 angeordnet. Diese Spülkammern 13 bestehen zweckmäßig aus einer Stahlkonstruktion, die nachträglich in das Becken eingebaut werden; gegenüber einer Ausbildung aus Stahlbeton hat dies den Vorteil geringeren Aufwands und größerer Flexibilität. Die Spülkammern können, wie im oberen Teil der Fig. 2 dargestellt ist, einteilig ausgebildet sein und z.B. über die halbe Breite des Beckens 1 reichen; sie können aber auch, wie im unteren Teil der Fig. 2 angedeutet, aus zwei oder mehr kleineren Kammern 13′, 13′′ bestehen, wenn z.B. im Falle einer Nachrüstung eine Spülkammer in voller Größe nicht durch die vorhandenen Einstiegsöffnungen abgesenkt werden kann. Wesentlich für die Funktion der Spülkammern ist aber deren Gestaltung im Aufriß, die nachfolgend anhand der Fig. 1 sowie 3 bis 6 erläutert wird.

Die Spülkammer 13 (Fig. 1) ist kastenartig im wesentlichen geschlossen ausgebildet und auf den Beckenboden 2 abgesetzt. In ihrer dem Speicherraum zugewandten Vorderwand 14 befindet sich die Spülöffnung 15; sie liegt etwas oberhalb der Beckensohle und geht über die gesamte Breite der Spülkammer 13 durch. Der Boden 16 der Spülkammer 13 ist zur Spülöffnung 15 hin ansteigend gekrümmt ausgebildet. Von der Oberkante 17 der Spülöffnung 15 erstreckt sich eine Zunge 18 in den Innenraum der Spülkammer 13 hinein, die in ihrem Verlauf etwa demjenigen des Bodens 16 folgt und deren rückwärtiges Ende 19 unterhalb der Unterkante 20 der Spülöffnung 15 liegt. Auf diese Weise wird im unteren Bereich der Spülkammer 13 eine Auslaufzone A geschaffen.

Aus der Decke 21 der Spülkammer 13 ragt ein Rohrstutzen 22 heraus, der an seinem oberen Ende eine verschließbare Lufteintrittsöffnung 23 bildet. Im einfachsten Fall dient die Rohrwandung als Ventilsitz, der durch einen als Deckel 24 ausgebildeten Ventilkörper verschließbar ist. Der Deckel 24 ist an einem Schenkel eines Winkelhebels 25 befestigt, der in einem Gelenk 26 am Rohrstutzen 22 gelagert und an dessen anderem Schenkel ein Schwimmer 27 angeordnet ist. Der Hebel 25 ist so ausgebildet und gelagert, daß der Schwerpunkt des Schwimmers 27 um eine Strecke d außerhalb des Gelenkpunktes 26 liegt, so daß bei Ansteigen des Wasserspiegels im Becken 1 sich der Hebel 25 infolge der auf den Schwimmer 27 wirkenden Auftriebskraft um den Gelenkpunkt 26 dreht und der Deckel 24 auf den Ventilsitz gepreßt wird; damit wird die Lufteintrittsöffnung 23 geschlossen.

An dem Rohrstutzen 22 befindet sich noch ein Rückschlagventil 28, das nur Luftaustritt aus der Spülkammer zuläßt. Eine Steuerleitung 29, z.B. aus einem dünnen PE-Rohr, führt zu einem Standrohr 30, das nahe dem Tiefstpunkt des Beckens 1 an der auslaufseitigen Stirnwand 5 befestigt ist. Das Standrohr 30 ist an seinem oberen Ende 31 geschlossen; sein unteres offenes Ende 32 reicht bis knapp über den Wasserspiegel des Trockenwetterabflusses durch die Rinne 8.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann anhand der Fig. 3 bis 6 erläutert werden. Wenn bei einem Regenereignis sich der Speicherraum im Regenrückhaltebecken 1 füllt - der Beckenauslauf 10 kann mittels an sich bekannter Drosseleinrichtungen ganz oder teilweise geschlossen werden -, steigt der Wasserspiegel 33 im Becken 1 an (Fig. 3). Sobald der Wasserspiegel 33 die Höhe des Schwimmers 27 erreicht, erfährt dieser einen Auftrieb, der ein Verschwenken des Hebels 25 um das Gelenk 26 und das Verschließen der Lufteintrittsöffnung 23 durch den Deckel 24 bewirkt. Die nun in der Spülkammer 13 sowie in der Steuerleitung 29 und im Standrohr 30 eingeschlossene Luft kann bei einem weiteren Ansteigen des Wasserspiegels 33 durch das Rückschlagventil 28 entweichen. Der Wasserspiegel 33 steigt so weit, bis das Becken 1 bis zum Überlauf 12 gefüllt ist (Fig. 3).

Sinkt nach Abklingen des Regenereignisses der Wasserspiegel 33 langsam wieder ab, dann ist der auf den Deckel 24 wirkende atmosphärische Luftdruck größer als das Eigengewicht des Schwimmers 27, so daß die Lufteintrittsöffnung 23 verschlossen bleibt; infolge dessen wird die Spülflüssigkeit in der Spülkammer 13 zurückgehalten (Fig. 4). Erreicht der sinkende Wasserspiegel 33 die Öffnung am unteren Ende 32 des Standrohres 30, dann wird dort zunächst gurgelnd Luft eintreten können, so daß der Wasserspiegel im Standrohr 30 ebenfalls langsam fällt (Fig. 4) und sich das Standrohr 30 entleert (Fig. 5). Ist die untere Öffnung 32 des Standrohres 30 völlig frei (Fig. 6) , kann über die Steuerleitung 29 ein Druckausgleich zum Rohrstutzen 22 erfolgen, der zur Folge hat, daß der Schwimmer 27 durch sein Eigengewicht den Deckel 24 hebt. Dadurch wird die Lufteintrittsöffnung 23 schlagartig frei, so daß sich die in der Spülkammer 13 zürückgehaltene Spülflüssigkeit in einem Schwall 34 über die Beckensohle 2 ergießt.

Die Steuerleitung 29 reicht bei diesem Ausführungsbeispiel über das Standrohr 30 bis in die Nähe des Wasserspiegels des Trockenwasserabflusses, so daß allein über das Öffnen und Schließen der Öffnung am unteren Ende des Standrohres 30 durch den Wasserspiegel die Freigabe der Lufteintrittsöffnung 23 signalisiert wird. Der Querschnitt des Standrohres 30 wird, wie dargestellt, etwas größer gewählt als der Querschnitt der Steuerleitung 29 zu sein braucht, um Ablagerungen aus dem Schmutzwasser zu verhindern. Zur Steuerung der Anlage sind in diesem Bereich keinerlei bewegte Teile erforderlich.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt. Auch hier ist ein Regenrückhaltebecken 41 mit einem Beckenzulauf 42 und einem Beckenauslauf 43 versehen. Im Becken befindet sich am Beckenhochpunkt eine Spülkammer 44, die in ihrem unteren Bereich in der gleichen Weise ausgebildet ist wie die Spülkammer 13 gemäß Fig. 1. Im oberen Bereich ist auf die Spülkammer 44 ein Rohrstutzen 45 aufgesetzt, der am oberen Ende durch ein Rückschlagventil 46 verschlossen ist. Von dem Rohrstutzen 45 führt eine Steuerleitung 47 oberhalb des maximalen Wasserspiegels 48 zu einem nach unten geöffneten Krümmer 49, dessen Ende die Lufteintrittsöffnung 50 bildet, die durch einen Ventilkörper 51 verschlossen werden kann. Der Ventilkörper 51 wird über eine Steuerstange 52 durch einen Schwimmer 53 betätigt, der sich knapp über dem Wasserspiegel des Trockenwetterabflusses befindet. Auch durch diese Steuerung wird, sobald nach Entleerung des Beckens 41 der Trockenwetterabfluß wieder erreicht und der Schwimmer 53 abgesunken ist, durch den Ventilkörper 51 die Lufteintrittsöffnung 50 freigegeben, so daß die Spülkammer 44 sich in einem Spülstoß entleert.

Claims (11)

1. Vorrichtung an einem Flüssigkeitsspeicherraum, wie Regenbecken, Kanalstauraum oder dergleichen zum selbsttätigen Spülen des leergelaufenen Speicherraumes mit mindestens einer im Bereich eines Sohlhochpunktes des Speicherraumes angeordneten Spülkammer, die sich mit steigendem Flüssigkeitsniveau mit Speicherflüssigkeit füllt und mit durch das Flüssigkeitsniveau steuerbaren Mitteln, um die zugelaufene Speicherflüssigkeit in der Spülkammer zurückzuhalten und sie bei leergelaufenem Speicherraum schwallartig durch mindestens eine Spülöffnung auslaufen zu lassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülkammer (13) bis auf die Spülöffnung (15) geschlossen ausgebildet und mit mindestens einem Rückschlagventil (28) versehen ist, das bei dem durch die Spülöffnung (15) erfolgenden Füllen mit Speicherflüssigkeit den Austritt der eingeschlossenen Luft ermöglicht und daß in der Spülkammer (13) eine in die Spülöffnung (15) mündende Auslaufzone (A) mit einer innerhalb der Spülkammer (13) liegenden Eintrittsöffnung gebildet ist, deren Oberkante (19) unterhalb der Unterkante (20) der Spülöffnung (15) liegt, so daß die Speicherflüssigkeit beim Entleeren des Speicherraumes (1) in der Spülkammer (13) durch atmosphärischen Luftdruck zurückgehalten wird und der Spülvorgang durch Freigabe des Lufteintritts in die Spülkammer (13) bewirkbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaufzone (A) nach oben hin durch eine von der Oberkante (17) der Spülöffnung (15) nach innen abstehende Zunge (18) begrenzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (16) der Spülkammer (13) zur Spülöffnung (15) hin ansteigend ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (16) der Spülkammer (13) und die Zunge (18) im Bereich der Auslaufzone (A) im wesentlichen gleichsinnig gekrümmt ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der zur Steuerung der Zurückhaltung bzw. des Auslaufs der Speicherflüssigkeit ein Schwimmer vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (27, 53) bewegungsschlüssig mit einer Einrichtung zur Freigabe des Lufteintritts in die Spülkammer (13) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Luftraum in der Spülkammer (13, 41) in Verbindung stehende Steuerleitung (29, 47) vorgesehen ist, die oberhalb des maximalen Füllstandes des Speicherraumes (1, 41) verläuft und die eine mittels des Schwimmers (27, 53) in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsniveau im Speicherraum verschließbare Lufteintrittsöffnung (23, 50) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteintrittsöffnung (23, 50) einen Ventilsitz für einen mit dem Schwimmer (27, 53) unmittelbar bewegungsschlüssig verbundenen Ventilkörper (24, 51) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz zumindest im wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Schwimmers verläuft und der Ventilkörper als Deckel ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (29) nahe dem Tiefstpunkt des Speicherraumes mündet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (29) im Bereich des Tiefstpunktes des Speicherraumes als Standrohr (30) ausgebildet ist, das über den maximalen Füllstand des Speicherraumes hinausreicht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteintrittsöffnung (23) am Ende eines aus dem Speicherraum aufragenden Rohrstutzens (22) angeordnet ist.