DE3936625A1 - System/verfahren zur erhoehung verminderung/vermeidung von ablagerungen in gerinnen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf künstliche und natürliche Gerinne nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Natürliche Gerinne sind Flüsse, Bäche und Gräben. Künstliche Gerinne dienen zur Ableitung oder Zuleitung von Wasser oder anderen Flüssigkeiten. Sie werden z. B. hergestellt und betrieben in der Be- und Entwässerung in der Landwirtschaft, in der Stadt­ entwässerung und in industriellen Anlagen. Sie können als offene Gerinne (mit freier Oberfläche) oder als vollgefüllte Rohre ausgebildet sein.

In die genannten Gerinne werden häufig Feststoffe (z. B. Sand, Schlamm, organisches Material) eingetragen. Wenn sich die einge­ tragenen Feststoffe im Gerinne ablagern, wird die Abflußleitung vermindert. Zur Abhilfe sind Unterhaltungsarbeiten erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Querschnitte (d. h. Sohle und Ufer) so zu gestalten, daß Ablagerungen vermindert oder gar nicht auftreten.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Querschnittsgestaltung sind die Sohle (und ggf. auch die Ufer nicht wie üblich eben ausgeführt, sondern haben Rillen schräg zur Strömungsrichtung (rein äußerlich den Zügen in einem Gewehrlauf ähnlicht). Die Rillen können bei der Herstellung der Gerinne oder auch nach­ träglich hergestellt werden.

Anstelle der Beeinflussung der Strömung mit der Gestaltung der Gerinnewandung kann ein entsprechender Effekt auch durch andere Leiteinrichtungen erzielt werden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch die Führungsrillen an der Gerinnewand oder durch ganz oder teilweise in die Flüssigkeit eintauchende Leiteinrichtungen ein schrau­ benförmiger Abfluß erzielt wird mit der Wirkung, daß die Strö­ mungsgeschwindigkeit und damit die Schubspannung an der Gewässer­ wandung und -sohle erhöht wird. Der schraubenförmige Abfluß kann links- oder rechtsdrehend sein. Höhere Schubspannung ist gleich­ bedeutend mit erhöhter Kraftwirkung der Strömung auf die Fest­ stoffe an der Sohle. Bei höherer Kraftwirkung bleiben weniger Feststoffe liegen oder lagern sich erst gar nicht ab. In manchen Gerinnen, so z. B. in Entwässerungssträngen auf Parkplätzen und Freianlagen allgemein werden häufig Blätter und pflanzliche Stoffe oder andere größere Feststoffe in die Gerinne eingetragen, die bei geringen Abflüssen liegenbleiben. Durch die riffelartige Oberfläche werden bei größeren Abflüssen auch Materialien wie z. B. Blätter u. ä. zusätzlich dadurch leichter mit aufgenommen, da die Flüssigkeit in den Zwischenräumen zwischen den Rillen unter diese Ablagerungen fassen und sie leichter anheben kann.

Mit Hilfe der Erfindung werden die Kosten für Wartungsarbeiten an Gerinnen mit Ablagerungsproblematik gesenkt und es wird die Sicherheit gegen Überflutungen und Staugefahren infolge Ablage­ rungen erhöht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Gerinne ohne die erfindungsgemäße Oberflächenstruktur.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Gerinne mit der erfindunsgemäßen Oberflächenstruktur.

Fig. 3 zeigt schematisch den strömungstechnischen Effekt der erfindungsgemäß gestalteten Gerinnewandung.

Fig. 4 zeigt mögliche Variationen der Anordnung der erfin­ dungsgemäßen Ausgestaltung der Gerinneoberfläche.

Fig. 5 zeigt mögliche Formgebungen für die Führungsrillen.

Fig. 6 zeigt sehr schematisch andere Möglichkeiten zum Erreichen einer im Sinne des Patentanspruches so veränderten Strömung, daß eine erhöhte Sohlschubspannung erzeugt wird.

Man erkennt in Fig. 1 einen äußerst schematisch dargestellten Gerinnequerschnitt (10). Die Querschnittsform kann beliebig sein:
rechteckförmig, trapezförmig, muldenförmig usw. In Fig. 1 sind weiter dargestellt: Flüssigkeitsoberfläche (11) und Strömungs­ richtung (12).

In Fig. 2 sind die entsprechenden Querschnitte aus Fig. 1 nunmehr mit der erfindungsgemäßen Oberfläche dargestellt. Man erkennt die Rillenstruktur (24) an der Wandung (20), die die Flüssigkeit in eine schraubenförmige Bewegung lenkt. Genaugenommen wird eine Sekundärströmung (23) erzwungen, die mit der Hauptströmung (22) zusammen die schraubenförmige Bewegung ergibt.

Fig. 3a zeigt wiederum einen Gerinnequerschnitt mit einer "normalen" Gerinnewandung (30) und den Flüssigkeitsspiegel (31). Des weiteren ist die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeiten dargestellt durch ein sog. Geschwindigkeitsprofil (32), wie es vom Grundsatz her für ein Gerinne ohne die erfindungsgemäße Ober­ fläche typisch ist. Das Geschwindigkeitsprofil weist typischer­ weise zur Wand hin immer kleiner werdende Geschwindigkeiten auf. (Die Pfeile symbolisieren die Größe des Geschwindigkeit).

Fig. 3b zeigt wiederum ein Gerinne (30) und den Flüssigkeits­ spiegel (31). Das Gerinne ist mit den erfindunsgemäßen Führungs­ rillen ausgestattet (35), die hier nur zeichentechnisch angedeu­ tet sind. Weiter ist sehr schematisch das Geschwindigkeitsprofil (36) dargestellt, welches infolge der rillenförmigen Oberfläche gegenüber dem Profil (32) signifikant verändert ist. Die wand­ nahen Flüssigkeitsteilchen werden durch die Rillen schräg über die Sohle geleitet. Sie steigen auf der gegenüberliegenden Seite an die Oberfläche auf und drängen oberflächennahe Flüssigkeits­ teilchen mit großer Bewegungsenergie auf der wiederum anderen Seite nach unten zur Sohle hin. Die an der Sohle entlangstrei­ chende Flüssigkeit hat dadurch mehr Bewegungsenergie als im Nor­ malfall nach Fig. 1 und Fig. 3a. Dadurch ist die Schubkraft auf an der Sohle befindliche Feststoffe größer. Dadurch ist die Reinigungskraft ebenfalls größer. Das Geschwindigkeitsprofil (36) wird ausgeglichener als das Profil (32).

In Fig. 4 sind sehr schematisch Gerinne-Ausschnitte (40) in der Draufsicht gezeigt. Die Hauptströmung (41) ist zur Orientierung mit eingetragen. Es sind einige mögliche Anordnung der Führungsrillen dargestellt. Die Rillen (42) können nach Fig. 4a den gesamten benetzten Umfang umfassen. Sie können nach Fig. 4b aber auch nur einen Teil des benetzten Umfanges ausmachen. Sie können nach Fig. 4c auch abschnittsweise versetzt angeordnet werden. Weiterhin sind eine Vielzahl von Variationen und Kombina­ tionen der Anordnung möglich. Erfindungswesentliches Merkmal ist in allen Fällen, daß die Flüssigkeit in Drehung versetzt wird. Die Rillen sind unter einem Winkel alfa (43) gegen die Gerinne­ achse verschwenkt (beispielhaft in Fig. 4c dargestellt). Der Winkel alfa kann entlang des Umfangs konstant sein, er kann aber auch variabel gestaltet sein.

In Fig. 5 sind einige Beispiele der Formgebung der Führungsrillen sehr schematisch dargestellt. die Rillen (51) haben einen Abstand a, und eine Höhe H. Fig. 5 zeigt eine Auswahl möglicher Formen für die einzelnen Führungsrillen. Sie können ausgerundet oder polygonförmig sein. Die Rillenstruktur kann auf die Oberfläche (50) aufgebracht oder in die Oberfläche (50) eingelassen sein.

Fig. 6 zeigt sehr schematisch andere Vorrichtungen zum Erreichen des beschriebenen Effekts. Fig. 6a zeigt ein Gerinne (60) und einen Flüssigkeitsspiegel (61) und eine Schraube (62) in der Flüssigkeit. Die Schraube steht fest oder kann auch gedreht werden. Die Schraube setzt die Strömung in Rotation und erzielt so den erfindungswesentlichen Effekt der Erhöhung der sohlennahen Geschwindigkeiten. Fig. 6b zeigt als weiteres Beispiel sehr schematisch ein Gerinne (65) in der Draufsicht. Im oberen Bereich der Flüssigkeit tauchen gegen die Hauptströmung verschwenkte Leitwände (66) ein. Die Leitwände sind eben oder profiliert. Dadurch wird die oberflächennahe Flüssigkeit zu einer Wandseite hin abgelenkt. Die oberflächennahe Strömung nimmt den durch (67) dargestellten Verlauf. Als Reaktion strömt die sohlen­ nahe Flüssigkeit (68) in entgegengesetzter Richtung schräg über die Sohle. Der erfindungswesentliche Effekt wird in den darge­ stellten Fällen und in allen im Grundsatz ähnlichen Fällen dadurch erreicht, daß die schneller strömende Oberflächenflüssig­ keit an die Sohle gelenkt wird.

Claims (4)

1. Vorrichtungen zur Erhöhung der Transportwirkung von Fest­ stoffen in Gerinnen oder Rohrleitungen, dadurch gekennzeich­ net, daß sie die Strömung in Drehung versetzen und so eine größere Kraftwirkung der Strömung auf an der Sohle abgela­ gerte Feststoffe ausüben und dadurch einen Reinigungseffekt erzielen sowie die Tendenz zur Ablagerung von Feststoffen vermindern.

2. Gerinne (20, 30, 40) und/oder Rohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerinnewandung oder die Rohrwandung mit Führungsrillen versehen wird, um die Strömung in Drehung zu versetzen und so den Effekt nach Anspruch 1 hervorzurufen. Erfindungswesentlich ist die grundsätzliche Wirkung einer derartigen Wandstruktur. Die letztliche Ausbildung der Wandstruktur und ihre Anordnung kann variieren.

3. Gerinne (60, 65) und/oder Rohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ganz oder teilweise in die Flüssigkeit eintauchende Leiteinrichtungen die Strömung in Drehung versetzen und so den Effekt nach Anspruch 1 hervorrufen.

4. Gerinne zur Oberflächenentwässerung mit Einrichtungen nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß eine rhythmische Abfolge von Erhöhungen und Vertiefungen (24, 35, 42, 51) auf der Oberfläche der Gerinnewandungen bewirkt, daß insbesondere eingetragene größere Feststoffe leichter von der Strömung aufgenommen werden und abtransportiert werden können, weil die Strömung in den Vertiefungen zwischen den Erhöhungen unter die Feststoffe gelangt. Solche Strukturen können gleichzeitig durch Schrägstellung gegen die Hauptströ­ mungsrichtung eine Rotation der Strömung erzeugen und so zusätzlich den Anspruch 2 und 3 erfüllen.