DE8330697U1 - Regelvorrichtung fuer den abfluss einer fluessigkeit aus einem behaelter, insbesondere einem regenwasserrueckhaltebecken - Google Patents

Description

Klaus-Ulrich Glehl, Lindenstraße 26, 5239 Heimborn

Regelvorrichtung für den Abfluß einer Flüssigkeit aus einem Behälter, insbesondere einem Regenwasserrückhaltebecken

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für den Abfluß einer Flüssigkeit aus einem Behälter, insbesondere einem Regenwasserrückhaltebecken, mit einer aus Abflußkanal und Drosselklappe bestehenden Drosseleinrichtung sowie einer abhängig vom Flüssigkeitsstand im Behälter gesteuerten und durch die Flüssigkeit selbst entgegen einer Kompensationskraft angetriebenen Stelleinrichtung für die Drosselklappe. Derartige, selbstätig wirkende Regelvorrichtungen, insbesondere auch für Regenwasserrückhaltebecken und ähnliche Elemente einer Kanalisationsanlage, gehören in unterschiedlichen Ausführungen zum Stand der Technik.

» DE-Gebrauchsmusterschrift 1 688 276 beschreibt einen in der Abflußwand eines Absetzbeckens von Abwasserreinigungsanlagen angeordneten, sogenannten überlauf, der im wesentlichen aus einem im Innern des betreffenden Behälters schwenkbar gelagerten, zweiarmigen Hebel besteht, der am freien Ende des einen Hebelarms einen Drosselstreifen trägt, dem ein ortsfest angeordneter ober-

laufstreifen zugeordnet ist, und der am freien Ende des anderen Hebelarms einen Schwimmer sowie außerdem ein zusätzliches, verstellbares Kompensationsgewicht trägt. Drosselstreifen und überlaufstreifen - deren den freien Durchflußquerschnitt bestimmende Steuerkanten entsprechend den Ausführungen in dieser Druckschrift in Anpassung an die jeweiligen Erfordernisse und in Anpassung an die Lage der Schwenkachse für den zweiarmigen Hebel unterschiedlichsten Formenverlauf haben können - bilden zusammen eine Drosseleinrichtung, während der Schwimmer mit zugehörigem Hebelarm im Sinne der vorliegenden Erfindung eine abhängig vom Flüssigkeitsstand im Behälter gesteuerte und durch die Flüssigkeit selbst entgegen einer Kompensationskraft angetriebene Stelleinrichtung für die Drosselplatte darstellt.

Weiterhin zeigt die DE-PS 25 23 942 eine sogenannte Drosselvorrichtung, die ebenfalls eine der Gattung der vorliegenden Erfindung zuzuordnende Regelvorrichtung darstellt. Diese selbsttätige, schwimmergesteuerte Regelvorrichtung weist im übrigen keine besonderen Merkmale auf, die über das hinausgehen, was die vorgenannte DE-Gebrauchsmusterschrift 1 688 276 dem Fachmann bereits offenbart.

Schließlich ist z.B. in der DE-PS 30 38 098 eine verbesserte, gattungsgemäße Regelvorrichtung beschrieben, die ebenso wie die zuvor erwähnten, bekannten Regelvorrichtungen schwimmergesteuert arbeitet.

Beim Betrieb solcher schwimmergestauerter Regelvorrichtungen gerade in Verbindung mit Regenwasserrückhaltebecken von Kanalisationsanlagen tritt gelegentlich der Mangel auf, daß sich im Wasser enthaltene Feststoffe insbesondere am Schwimmer, aber auch an Teilen der zur Drosselplatte führenden Antriebsverbindung absetzen, was im Laufe der Zeit zu einer Verschlechterung des Regelergebnisses führt oder in Extremfällen die gewünschte Abflußregelung

verhindert. - Weiterhin benötigen die bekannten, schwimmergesteuerten Regelvorrichtungen im Hinblick auf ihre Wirkungsweise und ihren konstruktiven Aufbau verhältnismäßig viel Raum innerhalb des betreffenden Behälters, was bedeutet, daß im Hinblick auf die Verwendung dieser Regelvorrichtungen entweder die betreffenden Behälter gelegentlich größer als notwendig ausgelegt werden müssen oder aber daß diese Regelvorrichtungen nicht eingesetzt werden können.

Schließlich beschreibt die DE-OS 30 38 098 ebenfalls eine Regelvorrichtung zur Regelung des Abflusses einer Flüssigkeit aus einem Behälter, z.B. einem Regenwasserbecken, bei der für den Antrieb einer dem Abflußkanal zugeordneten Drosselplatte eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, zu deren Betrieb die im Bereich des Abflusses im abfließenden Wasser enthaltene Lage-und/oder Bewegungsenergie unter Zuhilfenahme von Wiegeeinrichtung und/oder

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Prallplatte ausnutzt/und/über ein Antriebsgestänge mit der Drosselplatte antriebsverbunden ist. Diese Regelvorrichtung ist verhältnismäßig kompliziert aufgebaut, benötigt im Hinblick auf den Durchflußquerschnitt des Abflußkanals viel Raum, ist entsprechend der großen Anzahl von bewegten Bauelementen störanfällig und dementsprechend auch verhältnismäßig aufwendig, überdies ist jeweils eine individuelle Einstellung der Regelvorrichtung notwendig, die wegen der komplexen Konstruktion nur von einem Fachmann durchgeführt werden kann.

Aufgabe

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung der eingangs genannten Gattung insoweit zu verbessern, daß sie mit einem Minimum an Raumbedarf auskommt und Beeinträchtigungen des Regelergebnisses durch Ablagerungen wie im Fall eines auf der Wasseroberfläche liegenden Schwimmers ausgeschlossen sind.

Zur Lösung der vorstehend umrissenen Aufgabe wird erfindungsgemaß vorgeschlagen, einen auf den im Bereich des Behälterbodens herrschenden Flüssigkeitsdruck reagierenden Druckaufnehmer als Stellglied für die Drosselplatte zu verwenden.

Vorteile

Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung zeichnet sich durch minimalen Raumbedarf,geringe Anzahl bewegter bzw. unbewegter Bauteile, verhältnismäßig geringe Herstellungskosten und hohe Betriebssicherheit aus* Wegen des geringen Raumbedarfs kann die erfindungsgemässe Regelvorrichtung auch in verhältnismäßig kleinen Regenwasserrückhaltebecken oder ähnlichen Behältern Verwendung finden, bei denen die eingangs erwähnten, bekannten Regelvorrichtungen bisher nicht eingesetzt werden konnten. Weiterhin bringt es der konstruktive Aufbau und der vorgesehene Anbringungsort - im Bereich des Behälterbodens - mit sich, daß die erfindungsgemäße Regelvorrichtung nicht anfällig ist für Ablagerungen von Festteilen wie im Fall schwimmergesteuerter Regelvorrichtungen.

Der als Stellglied für die Drosselplatte wirkende Druckau^nehmer kann unterschiedlich ausgeführt sein. So ist z.B. als Druckaufnehmer eine im Bereich des Behälterbodens angeordnete flexible Membran oder ein ähnliches den Behälter nach außen hin vollständig abdichtendes Bauelement denkbar, dessen entsprechend dem jeweiligen Wasserstand bzw. Druck im Bereich des Behälterboden^ erfolgende Auslenkungen - entgegen einer Kompensationskraft - über geeignete Antriebsmittel auf eine an sich bekannte Drosselplatte oder ein ähnliches Drosselelement für den Abfluß wirken.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Druckaufnehmers besteht nach Anspruch 2 darin, daß dieser von einer Druckplatte gebildet ist, die in einem der Formgebung der Druckplatte querschnitts-

mäßig angepaßten Stellraum schwenkbar gelagert ist, dessen eines Ende zum Behälterinnern hin und dessen anderes Ende zur Atmospähre hin offen ist. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch besondere Einfachheit und äußerst geringen Raumbedarf aus.

In Weiterbildung des Vorschlages nach Anspruch 2 kann die Vorrichtung gemäß Anspruch 3 derart ausgeführt sein, daß die Druckplatte an einer parallel zum Abflußkanal verlaufenden Schwenkwelle befestigt ist, die am einen und/oder anderen Ende eine quer zum Abflußkanal verstellbare Drosselblende trägt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Strömungsverhältnisse im Bereich des Abflußkanals bzw. der Drosselplatte praktisch keinen Einfluß auf die Wirkungsweise der Druckplatte und damit de» Regelvorgange-s· haben.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Vorrichtung nach Anspruch 2 schlägt Anspruch 4 vor, daß die Druckplatte an einer quer zum Abflußkanal verlaufenden Schwenkwelle befestigt ist, die eine Drosselklappe für die Abflußöffnung des Abflußkanals betätigt. Im Fall dieser Ausgestaltung wirkt sich die Strömung im Bereich der Drosseleinrichtung auf die das Stellglied bildende Druckplatte einerseits und auch auf die Drosselklappe andererseits aus.

Ferner ist eine Ausführungsform gemäß dem Vorschlag nach Anspruch 5 möglich, bei der der Druckaufnehmer von einem Druckkolben gebildet ist, der in einem dem Druckkolben querschnittsmäßig angepaßten Stellraum längsbeweglich geführt ist. über geeigneteAntriebsmittel, z. B. Gestänge, wirkt der erwähnte Druckkolben auf eine geeigente Drosselplatte ein.

Das dem Wasserdruck entgegenwirkende Kompensationsgi ί«id ist vorzugsweise als an sich bekanntes, zweckmäßig verstellbares Gegengewicht ausgeführt, so daß gemäß Anspruch 6 der Druckaufnehmer (Druckplatte bzw. Druckkolben) mit einem vorbestimmten verstellbaren Gegengewicht belastet ist. Selbstverständlich kann aber das

Kompensationsglied auch von einer geeigneten mechanischen und/ oder hydro-pneumatischen Feder gebildet sein mit einer vorgegebenen, individuellen und ggfs. einstellbaren Federcharakteristik.

Erläuterung der Erfindung

Anhand der Figuren 1 bis 5 wird die Erfindung im folgenden an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen .

Figur 1 eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung in der Ansicht,

Figur 2 die Vorrichtung nach Figur 1 in der Draufsicht,

Figur 3 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung in der Seitenansicht im Schnitt entsprechend Schnittlinie 3-3 in Figur 4,

Figur 4 die Vorrichtung nach Figur 3 in der Vorderansicht und

Figur 5 die Vorrichtung nach Figur 3 ebenfalls im der Vorderansicht und mit von der Stellung der Drosselklappe im Fall der Darstellung in Figur 4 abweichender Stellung der Drosselklappe der Vorrichtung.

Die Darstellungen nach den Figuren 1 und 2 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung. Die allgemein mit 1 bezeichnete Regelvorrichtung weist einen Abflußkanal 2 auf, der im Fall dieses Ausführungsbeispiels als Rohrstutzen ausgeführt ist und vor einer entsprechenden öffnung in einer Trägerplatte 4 befestigt ist. An der Trägerplatte 4 ist

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eine Schwenkwelle 5 drehbar gelagert, die am einen Ende die Drosselblende 3 trägt und die am anderen Ende einen Arm 7 mit einem Gegengewicht 8 aufweist. Das Gegengewicht 8 ist zweckmäßig am Arm 7 längsverstellbar befestigt.

An der Schwenkwelle 5 ist außerdem eine Druckplatte 9 starr befestigt, die in einer zur Ebene der Drosselblende 3 senkrechten Ebene liegt. Die Druckplatte 9 liegt in einem Stellraum 10, der von Wandungen 11 und 12 sowie dem betreffenden Wandungsteil der Trägerplatte 4 gebildet wird. Die Wandung 11 ist gekrümmt ausgeführt entsprechend dem bogenförmig verlaufenden Bewegungsbereich der Druckplatte· 9, während die Wandung 12 parallel zum betreffenden Wandungsteil der Trägerplatte 4 verläuft. Der von den erwähnten Wandungen bzw. Wandungsteilen gebildete Stellraum 10 ist am einen, mit 13 bezeichneten Ende zur äußeren Atmosphäre hin offen, während das mit i4 bezeichnete Ende des Stellraums 10 zum Innern eines mit 15 bezeichneten Behälters, z. B. eine* Regenwasserrückhaltebeckens, hin offen ist. An das dem Behälter 15 zugekehrte Ende 14 des Stellraums 10 schließt sich eine in der Trägerplatte 4 befindliche Ausnehmung 16 an. Die Ausnehmung 16 wi?d begrenzt von Kanten 17, 18 und 19. Die Kante 17 verläuft im Kali der einen, in der Zeichnung dargestellten Endstellung der Druckplatte 9 bzw. der Drosselblende. 3 etwa parallel zur Ebene der Druckplatte 9 und jedenfalls so, daß der dem Behälterinnern abgekehrte Teil des Stellraums 10 von der Druckplatte 9 gegenüber dem Behälter 15 praktisch dichtend abgeschlossen ist.

Die Wirkungsweise der Regelvorrichtung nach Figur 1 und 2 wird im folgenden beschrieben.

Im Fall ansteigenden Wasserstandes im Behälter 15 wird - entsprechend dem jeweiligen Wasserstand-ein bestimmter Druck auf die Druckplatte 9 der Regelvorrichtung 1 vom Wasser bzw. der betreffenden Flüssigkeit ausgeübt. Dieser, den äußeren atmosphä-

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rischen Druck mehr oder weniger übersteigende innere Druck wird eine Bewegung, nämlich ein Verschwenken der Druckplatte 9 in Richtung auf das der Atmosphäre zugekehrte Ende 19 des Stellraums. 10 zu bewirken. Der betreffenden Schwenkbewegung der Druckplatte 9 folgt die Drosselblende 3, so daß bei ansteigendem Wasserstand die Drosselblende mehr oder weniger den Abflußkanal 2 verschließt. Dabei wird die Verstellung bzw. Verschwenkung der Druckplatte 9 je nach Flüssigkeitsstand in einem solchen Ausmaß erfolgen, daß sich die einander entgegenwirkenden, einerseits vorp Wasser im Behälter 15 und andererseits vom Gegengewicht 8 auf die Schwenkwelle 5 einwirkenden Kräfte ausgleichen. Grundsätzlich ist die Anordnung so getroffen, daß die Wirkung des Gegengewichtes 8 dabei und im Hinblick auf anwachsenden Wasserstand sinusförmig zunimmt. Allerdings ist es auch möglich, das Gegengewicht oder Teile des Gegengewichtes erst nach und nach im Verlaufe der insgesamt möglichen Schwenkbewegung der Druckplatte 9 zur Wirkung kommen zu lassen und/oder weitere Kompensationsglieder zur Erzeugung der notwendigen Gegenkraft zu verwenden, z.B. mechanische oder hydropneumatische Federn mit geeigneter Federcharakteristik.

Die Darstellungen nach den Figuren 3 bis 5 zeigen eine andere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung. Die mit 20 bezeichnete Regelvorrichtung nach den Figuren 3 bis 5 weist einen Abflüßkanal 21 auf, der im Anschluß an eine Auslauföffnung 22 eines Behälters 23 an diesem befestigt, ist. Im Bereich des dem Behälter 23 abgekehrten Endes des Abflußkanals 21 ist eine Drosselklappe 24 angeordnet, die an einer Schwenkwelle 25 befestigt ist. Die Drosselklappe 24 verschließt in der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Lage im wesentlichen - bis auf eine Restöffnung - eine Auslauföffnung 26 des Abflußkanals 21. Die Schwenkwelle 25 ist in seitlichen Wandungen 27 und 28 des Abflußkanals 21 schwenkbar gelagert und verläuft parallel zur Ebene aer Drosselklappe 24. Außerdem ist an der Schwenkwelle 25

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eine Druckplatte 29 befestigt, die innerhalb eines vorgegebenen Schwenkbereiches im oberen Teil des Abflußkanals 21 im Bereich eines mit 30 bezeichneten Stellraumes schwenkbar gelagert ist. Der Stellraum 30 wird begrenzt von Wandungsteilen der seitlichen Wandungen 27 und 28 sowie einer gekrümmt verlaufenden Wandung

An den beiden Enden der Schwenkwelle 25 sind Gegengewichte 32 bzw. 33 befestigt.

Ferner ist beispielsweise für den Fall der Ausführungsform nach Figur 3 die Druckplatte 29 noch ergänzt durch einen bis auf eine öffnung 34 abgeschlossenen Raum 35 mit vorgelagertem Zuflußkanal 36. Der Raum 35 wird gebildet durch zusätzliche Wandungen 37 und 38 in Verbindung mit der Druckplatte 29, der Zuflußkanal wird gebildet durch eine gekrümmt bzw. abgewinkelt ausgeführte zusätzliche Wandung 39.

Die Wirkungsweise der Regelvorrichtung nach den Figuren 3 bis 5 ist wie folgt:

Im Fall ansteigenden Wasserstandes bzw. Wasserdruckes im Behälter 23 wird die Druckplatte 29 aus der in Figur 3 gestrichelt dargestellten Lage entgegen der Wirkung der Gegengewichte 32 und 33 mehr oder weniger entsprechend dem Flüssigkeitsdruck in Pfeilrichtung bewegt. Hierdurch wird die Drosselklappe 24 auf die Auslauföffnung 26 zu bewegt und verschließt diese in zunehmendem Maß, bis sich ein Gleichgewichtszustand zwischen den entgegengesetzt wirkenden Kräften, nämlich dem auf die Druckplatte 29 wirkenden Wasserdruck einerseits und den Gegengewichten 32 und 33 andererseits einstellt.

Die im Fall der Ausführungsform nach den Figuren 3 bis 5 vorgesehene Ergänzung durch den erwähnten Raum 35 mit Zuflußkanal 36 bewirkt, daß im Fall eines immerhin möglichen Verstopfens der Restöffnung des Abflußkanals 21, z. B. durch einen größeren Stein, die Regelvorrichtung selbstätig dafür sorgt, daß eine derartige Verstopfung des Abflusses wieder beseitigt wird.

Dor aus der Auslauföffnung 26 austretende Wasserstrahl erzeugt einen Sog, der einen Wassereintritt durch den Zuflußkanal 36 in den Raum 35 verhindert.

Tritt eine Verstopfung an der Auslauföffnung 26 ein, so reißt der Sog des austretenden Wasserstrahls ab, wobei nun über den statischen Wasserdruck das Wasser über den Zuflußkanal 36 in den Raum 35 eindringt. Da die Fläche der Wandung 37 größer ist als die Fläche der Drosselklappe 24, wirkt bei gefülltem Raum 35 entsprechend dem herrschenden statischen Druck ein größerer Gegendruck als zuvor über die Schwenkwelle 25 auf die Druckplatte 29 ein. Dadurch wird der ursprüngliche Gleichgewichtszustand verändert, wobei die Drosselklappe 24 die Auslauföffnung 26 wieder vergrößert und somit die Verstopfung löst.

Nach Lösen bzw. Beseitigen der Verstopfung stellt sich an der Auslauföffnung 26 wieder der ursprüngliche Gleichgewichtszustand ein; der Sog des austretenden Wasserstrahls verhindert ein Eindringen von Wasser in den Raum 35 und der Raum 35/entleert sich über die öffnung 34. Die selbstätige Regelung wirkt danach wieder wie zuvor.

Claims (6)

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1. Regelvorrichtung für den Abfluß einer Flüssigkeit aus einem Behälter, insbesondere einem Regenwasserrückhaltebecken,

a) mit einer aus Abflußkanal und Drosselplatte bestehenden Drosseleinrichtung und

b) mit einer abhängig vom Flüssigkeitsstand im Behälter gesteuerten und durch die Flüssigkeit selbst entgegen einer Kompensationskraft .angetriebenen Stelleinrichtung für die Drosselklappe,

gekennzeichnet durch

c) einen auf den im Bereich des Behälterbodens herrschenden Flüssigkeitsdruck reagierenden Druckaufnehmer (z. B. Druckplatte 9) als Stellglied für die Drosselplatte (z.B. Drosselblende 3).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufnehmer von einer Druckplatte (9) gebildet ist, die in einem der Formgebung der Druckplatte (9) querschnittsmäßig angepaßten Stellraum (10) schwenkbar gelagert ist, dessen eines Ende (14) zum Behälterinnern hin und dessen anderes Ende (13) zur Atmosphäre hin offen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (9) an einer parallel zum Abflußkanal (2) verlaufenden Schwenkwelle (5) befestigt ist, die am einen und/oder anderen Ende eine quer zun/Abflußkanal (2) feststellbare Drosselblende (3) trägt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (29) an einer quer zum Abflußkanal (21) verlaufenden Schwenkwelle (25) befestigt ist, die eine Drosselklappe (24)

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fiir die Abflußöffnung bzw. Auslauföffnung (26) des Abflußkanals (21) betätigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufnehmer von einem Druckkolben gebildet ist, der in einem dem Druckkolben querschnittsmäßig angepaßten Stellraum längsbeweglich geführt ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufnehmer (Druckplatte 9 bzw. 29 oder Druckkolben) mit einem vorbestimmten verstellbaren Gegengewicht (8 bzw. 32, 33) belastet ist.

Koblenz, 24. Oktober 1983