WO2016071272A1 - Wirbeldrosselvorrichtung - Google Patents
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- WO2016071272A1 WO2016071272A1 PCT/EP2015/075442 EP2015075442W WO2016071272A1 WO 2016071272 A1 WO2016071272 A1 WO 2016071272A1 EP 2015075442 W EP2015075442 W EP 2015075442W WO 2016071272 A1 WO2016071272 A1 WO 2016071272A1
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- vortex
- throttle device
- chamber
- wall
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
- E03F—SEWERS; CESSPOOLS
- E03F5/00—Sewerage structures
- E03F5/10—Collecting-tanks; Equalising-tanks for regulating the run-off; Laying-up basins
- E03F5/105—Accessories, e.g. flow regulators or cleaning devices
- E03F5/106—Passive flow control devices, i.e. not moving during flow regulation
Definitions
- the invention relates to a vortex throttle device, comprising a vortex chamber, into which a fluid inlet opens, and a tamping chamber, from which a liquid outlet starts, wherein the vortex chamber and the tamping chamber are connected to each other via an aperture.
- rainwater management systems One of the main tasks of rainwater management systems is to deliver the water generated during rainfall only gradually into the sewage system or the surrounding waters. This is mainly used to protect against overloads. With waters it serves in particular the flood protection and the water ecology. An important element of rainwater management systems is therefore the outlet throttle.
- a generic vortex throttle device is known from the product information "Trench Vortex Throttle - UFT-FluidVortex-R" of the Environmental and Fluid Technology Dr. H. Brombach GmbH It comprises a walk-in shaft in which an upwardly open, tubular pot at a distance The liquid feed opens tangentially into the interior of the pot forming the swirl chamber, due to the tangential liquid feed, a swirling flow forms in the swirling chamber The water leaves the swirl chamber as a hollow jet through the swirling chamber The height section of the walk-in shaft adjacent to the shaft floor therefore forms the tamping chamber of the known vortex throttle device.
- the known vortex throttle device fulfills its intended function without further ado, it nevertheless has a complex structure.
- a vortex throttle device of the generic type in which the interior of the housing of the vortex throttle device is divided by a diaphragm opening partition in the vortex chamber and the tamping chamber.
- the vortex throttle device can be arranged directly in the ground. If the upper edge of the vortex chamber is arranged at the level of the terrain surface, it can be covered, for example, by a conventional manhole cover.
- the liquid feed does not necessarily need to be exactly tangential in order to stimulate the formation of a vortex flow in the vortex chamber. Rather, it is sufficient that the liquid inlet is oriented such that the fluid flowing into the vortex chamber has a tangential velocity component, wherein its tangential velocity component is preferably greater than its radial velocity component. However, the formation of a vortex flow is most strongly excited when the liquid feed opens substantially tangentially into the vortex chamber.
- the water leaves the vortex chamber through the diaphragm opening as a hollow jet, ie in the center of the jet the air-filled vortex core reaches through the diaphragm opening.
- This will be used for the passage of water Limited cross-sectional area of the aperture and the throttle effect of the aperture reinforced.
- the formation of the turbulent flow can be promoted by virtue of the fact that the vortex chamber has an essentially axially rotationally symmetrical basic shape, wherein the rotational axis in the operating orientation of the vortex throttle device advantageously runs parallel to the direction of gravitational force.
- the vortex chamber for example, due to the confluence of the liquid inlet can not be perfectly formed axially symmetric axis rotation.
- the liquid drain can lead out of the Toshunt in any direction. So he can also lead out of the bottom of the Toshunt. However, it preferably leads in the operating orientation of the vortex throttle device substantially horizontally out of the tamping chamber, but it does not matter whether it leads tangentially or not tangentially out of the turret chamber.
- the vortex throttle device to achieve a desired for the particular application discharge characteristic, ie discharge amount per unit time as a function of the inlet-side accumulation height, equipped with a suitable aperture for this purpose.
- the boundary conditions change later and require, for example, a reduction in the inflow, for example because further wastewater inflows have been or are to be connected to the considered sewer system or the considered body of water, then the divider wall present in the vortex throttle device can be removed from the vortex throttle device removed and replaced by a partition with a smaller aperture.
- the detachable connection of the partition to the housing can be realized, for example, that the housing is permanently connected to a projecting from the inner surface of the housing wall support ring, which in turn is releasably connected to the partition wall.
- the support ring can for example be welded or glued to the housing or held by this form-fitting.
- the support ring can be shrunk into the still "hot" plastic material immediately after manufacture in order to realize the positive locking can, may or may be provided on the housing in the operating orientation on the support ring a taper and / or under the support ring a circumferential bead.
- the detachable connection of partition and Auflagering can be realized for example by a kind of bayonet between partition and Auflagering.
- the partition magnetically on the support ring.
- the one part, Auflagering or partition wall, or at least a portion of this part or an element supported on this part be made of a ferromagnetic material, while the other part, partition or Auflagering, is provided with at least one holding magnet.
- the connection between the dividing wall and the support ring need not necessarily be designed to be fluid-tight. It is sufficient if it is ensured that the leakage between the vortex chamber and Toshunt does not affect the formation of the vortex flow in the vortex chamber and the throttle effect through the aperture.
- the support ring may have an alignment surface
- the separation wall may have a counter-alignment surface, wherein the alignment surface and the counter-alignment surface cooperate with each other to align the partition relative to the support ring and thus to the swirl chamber in the horizontal direction in the operating orientation of the whirl throttle device.
- the partition may be formed as a substantially flat plate with a circular aperture. But it is also possible that the partition wall has the shape of a more or less flat funnel or a flat shell.
- the replacement of the partition can advantageously be carried out using a suitable tool from the upper edge of the vortex chamber ago.
- the tool can be designed, for example, such that it can engage behind the partition wall after passing through the diaphragm opening or can be brought into holding engagement with its edge after insertion into the diaphragm opening.
- the cleaning of the vortex throttle device, in particular the diaphragm opening take place from the upper edge of the vortex chamber. It is therefore not necessary to form the vortex chamber as a walk-in shaft.
- the housing comprises a first housing unit which surrounds the wall delimiting the tamping chamber, the partition wall having the diaphragm opening or the support ring and the that wall portion of the wall surrounding the vortex chamber has, in which the liquid inlet opens, and a second housing unit, which is liquid-tightly connected to the first housing unit.
- the first housing unit forms the actual functional part, since it comprises all components required for the vortex throttle function, while the second housing unit merely has the function of providing the required height of the vortex chamber for the maximum congestion height provided on the inlet side.
- the second housing unit is tubular. In this case, it is necessary to cut off an excess pipe only in the length required for the respective installation depth.
- the first housing unit may be formed in this case with a pipe sleeve, in which the tubular second housing unit can be inserted for sealing connection in a simple manner.
- the first housing unit may further comprise a connecting piece serving for connection to a liquid feed line and / or a connecting piece serving for connection to a liquid discharge line, wherein it may preferably be integrally formed with this or this connecting piece.
- the first housing unit can, if appropriate with the exception of the dividing wall or the support ring, be formed as a plastic part, for example made of HDPE or PP, preferably produced by rotational molding or injection molding.
- the second housing unit can as
- the first housing unit has a lower part, which surrounds the Toshunt Wall includes, as well as an upper part, which includes that wall portion of the vortex chamber bounding wall, in which the liquid inlet opens, wherein the partition wall or the support ring between the upper part and the lower part is held.
- this type of holding the partition or the support ring can also be realized if the vortex throttle device, the design principle of separation into a first housing part, which includes all functional components, and a second housing part, which only serves to provide the required height, not is realized, namely, characterized in that the housing has a lower part, which comprises the Toshunt enclosing wall, and an upper part, which comprises the vortex chamber bounding wall, wherein the diaphragm opening having the partition wall or the support ring between the upper part and the lower part is held ,
- the upper part may be tubular, for example, as a double-walled plastic tube, in particular with an outer corrugated tube and an inner smooth tube, and be provided with the liquid inlet.
- the height position of the lower edge of the liquid feed from the height position of the upper surface of the dividing wall be at most 100 mm, preferably at most 50 mm, particularly preferably at most 20 mm, wherein the lower edge of the liquid inlet is more preferably arranged at the level of the upper surface of the partition wall.
- the dividing wall is arranged obliquely in the operating orientation of the vortex throttle relative to the direction of gravitational force, for example at a 45 ° angle. This way you can smaller sole gap between the liquid inlet and the
- Liquid flow can be provided.
- the liquid inlet before its entrance into the vortex chamber extends rectilinearly over a predetermined distance, wherein the predetermined distance is preferably at least 80 cm, more preferably at least 100 cm.
- the vortex chamber may also be advantageous for the vortex chamber to have a vortex core ventilation opening, preferably at its upper end in operating orientation.
- a vortex core ventilation opening preferably at its upper end in operating orientation.
- the above-described, caused by the interaction of the vortex flow with the aperture throttling effect can set properly, a free drain through the liquid flow is required.
- This can be ensured in a simple manner in that the cross-sectional area of the liquid outlet is greater than the cross-sectional area of the liquid inlet, wherein preferably the ratio of the cross-sectional area of the liquid outlet to the cross-sectional area of the liquid inlet is at least 1.2, more preferably at least 1.5.
- the height of the vortex chamber at least equal, preferably at least twice, the square root of their taken at the level of the partition and in the ready position orthogonal to the direction of
- Cross-sectional area is. If the vortex chamber has a circular disk-shaped cross-section, then this value is equal to the diameter of the
- the square root of the ratio of the t opening area of the aperture to the height of the partition and taken in the operative position orthogonal to the direction of gravity, the cross-sectional area of the vortex chamber is between about 0.02 and about 0.65, preferably between about 0.08 and about 0.53.
- an emergency overflow line opens into the vortex chamber at a predetermined distance above the dividing wall.
- this emergency overflow line is connected to the liquid drain and so forms a bypass opening bypassing the bypass opening.
- the emergency overflow line is in fluid transfer connection with a storage volume upstream of the vortex throttle device.
- the level in the storage volume exceeds a height corresponding to the predetermined distance
- water can be introduced into the vortex chamber in such a way that it stops the turbulent flow. In this case, then the water can pass through the entire opening area of the aperture, resulting in a significantly lower throttle effect and thus a faster drainage of the water result.
- the level in the storage volume has dropped below the height corresponding to the predetermined distance again, water from the storage volume again enters the vortex chamber only through the liquid feed, so that the vortex flow is set in motion again. Switching between the vortex throttle operation and the emergency overflow operation and back to the vortex throttle operation thus takes place completely automatically.
- the invention further relates to a combination of a vortex throttle device according to the invention with an upstream storage volume, which communicates with the vortex throttle device via the fluid inlet in liquid keitsüber effet fürsthetic.
- the storage volume can be designed as an open pond, as a retention channel, as an open or closed concrete basin or as an underground trench.
- the trench may be composed of a plurality of trench elements, as are known, for example, from EP 1 260 640 A1 or DE 10 2011 086 016 A1 of the Applicant.
- FIG. 1 shows: a schematic representation of a first embodiment of the vortex throttle device according to the invention in combination with an upstream storage volume; a side cross-sectional view of a first housing unit of the first embodiment of the vortex throttle device of FIG
- FIG. 1 a plan view of the first housing unit of Figure 2; an enlarged view of the detail IV of Figure 2, which shows a first embodiment of a partition wall Auflaging- connection; a view similar to Figure 4, showing a second embodiment of a partition support ring connection; a further view similar to Figure 4, which shows a third embodiment of a partition support ring connection; a plan view and a side cross-sectional view of a fourth embodiment of a partition support ring connection; a perspective view of a second embodiment of a vortex throttle device according to the invention; and a perspective view of a third embodiment of a vortex throttle device according to the invention;
- FIG. 1 shows a first embodiment of the vortex throttle device 10 according to the invention in a schematic overall view.
- the vortex throttle device 10 comprises a housing 20 having a first housing unit 22 and a second housing unit 24.
- a partition wall 30 with an aperture 32 is arranged in the interior of the first housing unit 22.
- the partition wall 30 divides the interior of the first housing unit 22 into a surge chamber 40 and a swirl chamber 50.
- the swirl chamber 50 is disposed above the partition wall 30 while the surge chamber 40 is disposed below the partition wall 30.
- a liquid inlet 80 is connected, and the tamping chamber 40 is followed by a liquid effluent 85, which leads, for example, to a sewer or to a body of water (both not shown).
- the liquid inlet 80 is connected to the first housing unit 22 such that inflowing water flows into the vortex chamber 50 substantially tangentially (see FIG. 3). Due to the substantially tangential inflow of the water, a vortex flow is formed in the vortex chamber 50. In FIG. 1, the surface of the vortex 34 forming due to this vortex flow is indicated by dashed lines. Since the air core 36 of this vortex 34 continues into the aperture 32 of the partition wall 30, the cross-sectional area occupied by the air core 36 reduces the cross section of the aperture 32 available for the passage of water, which increases the throttling effect of the aperture 32.
- the inflow direction of the water from the liquid inlet 80 into the vortex chamber 50 is substantially orthogonal to the central axis A of the vortex chamber 50 (see FIG. 1), which extends substantially parallel to the direction of gravitational force.
- the vortex chamber 50 enclosing wall of the housing 20 is rotationally symmetrical.
- the center axis A at the same time represents the axis of rotational symmetry of the vortex chamber 50.
- the second housing unit 24 is formed in the illustrated embodiments as a double-walled tube 70 with an inner smooth tube 71 and an outer corrugated tube 72. In this way, the connection of the two housing units 22 and 24 in a simple manner by
- Pipe sleeve 27 of the first housing unit 22 inserted, as shown in Figure 1.
- the inner smooth tube 71 of the second housing unit 24 has substantially the same inner diameter as the swirl chamber 50 at its transition to the second housing unit 24.
- the second housing unit 24 thus extends the first housing unit 22 and its vortex chamber 50 from their position in the soil 90 to a terrain surface 92.
- the tube 70 through a manhole cover 75 may be covered. If the completion of the manhole cover 75 with the pipe 70 is so dense that a sufficient supply of air to the air core 36 of the vortex 34 can not be ensured, then an additional ventilation opening 78 can be provided in the manhole cover 75.
- central axis A of the swirl chamber 50 and the central axis of the inner smooth tube 71 substantially coincide. If the inner smooth tube 71 has a circular disk-shaped cross section, which is preferred, then the central axis A can at the same time also represent the rotational symmetry axis of the inner smooth tube 71.
- the tamping chamber 40 and the liquid outlet 85 according to the invention are part of the vortex throttle device 10 according to the invention, can be completely dispensed with a surrounding walk-in shaft, as required in the prior art, so that the vortex throttle device 10 buried directly into the soil 90 can be, as shown in Figure 1.
- the partition wall 30 is supported directly by the housing 20.
- the partition wall 30, as can be seen from FIGS. 1 and 2 and enlarged in FIG Support ring 60 is detachably connectable, which in turn is firmly connected to the housing 20.
- the fixed connection of the support ring 60 with the first housing unit 22 can be accomplished by shrinking the support ring 60 into it during the manufacture of the first housing unit 22.
- the first housing unit 22 is formed with a bead 22a, which serves as a support surface on which the support ring 60 is placed immediately after the production of the first housing unit 22, i. as long as the plastic of the first housing unit 22 is not yet completely cooled.
- the plastic of the first housing unit 22 contracts slightly and surrounds the edge of the support ring 60 to form a bead 22b.
- a plastic weld 22c may also be provided to secure the support ring 60 to the first housing unit 22.
- the partition 30 is magnetically held on the support ring 60.
- a permanent magnet 31 is arranged on or in the partition wall 30, while on or in the support ring 60, a disk 61 formed of a magnetizable, preferably ferromagnetic, material is arranged, the permanent magnet 31 and the disk 61 corresponding to Positions are arranged so that they can interact magnetically with each other.
- the magnetic hold is additionally supported by the gravity of the partition wall 30.
- the permanent magnet could also be provided on the support ring 60 and the magnetizable disk on the partition wall 30.
- FIG. 5 differs from that of FIG. 4 only in that the element made of a magnetizable, preferably ferromagnetic, material, which is arranged on or in the support ring 60 ', is not formed as a disk but as an angle element 61' is.
- the partition 30 ' as in the embodiment of Figure 4, in turn, equipped with a permanent magnet 31'.
- Figure 6 differs from those of Figures 4 and 5 only in that the entire support ring "60 is formed of a magnetizable, preferably ferromagnetic material, while the partition wall is ', in turn, with a permanent magnet 31' equipped 30th (
- Figures 7a and 7b show a mechanical embodiment of the connection of the partition wall 30 "'with the support ring 60"', namely using bayonet-type connection means 35 and 65.
- Figure 7b shows the mushroom-like design of the partition wall 30 "' provided locking pin 35
- Figure 7a shows that the support ring 60 "'is provided with slots 65 having at one end in each case a window for the passage of a mushroom-type locking pin 35 and otherwise for the retaining engagement with the mushroom-like locking pin 35th formed after a relative rotation of support ring 60 "'and partition 30"' undercut.
- FIG. 8 shows a second embodiment of a vortex throttle device according to the invention, which essentially corresponds to the embodiment of FIGS. 1 to 4 and its variant embodiments of FIGS. 5, 6 and 7a / 7b corresponds. Therefore, in the following analogous parts will be given the same reference numerals as in these figures, but increasingly by the number 100. Moreover, the vortex throttle device 110 of FIG. 8 will be described below only insofar as it differs from the vortex throttle device 10 whose description is hereby expressly referred to.
- the vortex throttle device 10 differs from the vortex throttle device 10 mainly by the height at which, in the operational orientation, the dividing plane between the lower housing unit 122 and the upper housing unit 124 is arranged. Namely, the parting plane is not located above the inlet 180 as in the vortex throttle device 10 (see the dotted line T in FIG. 8), but at the level of the partition wall 130 or the bearing ring 160. As a result, the upper housing unit 124 completely encloses the vortex chamber 150. while the lower housing unit 122 completely encloses the tamping chamber 140, from which the drain 185 proceeds.
- the embodiment of FIG. 8 has the advantage that the partition wall 130 or the bearing ring 160 can be clamped in a simple manner between the two housing units 122 and 124 during the production of the vortex throttle device 110.
- the upper housing unit 124 above the inlet 180 for example, at the level of the dotted line T, again be divided into two housing sub-units 124a and 124b.
- the housing is thus formed in three parts.
- FIG. 9 shows a third embodiment of a vortex throttle device according to the invention, which essentially corresponds to the embodiments described above. Therefore, in the following analogous parts are given the same reference numerals as in the embodiment of Figures 1 to 4 and their variants of Figures 5, 6 and 7a / 7b, but increased by the number 200, or as in the execution. Moreover, the vortex throttle device 210 of FIG. 9 will be described below only to the extent that it differs from the vortex throttle device 10 or the vortex throttle device 110, to the description of which expressly referred to.
- the vortex throttle device 210 of FIG. 9 differs from the above-described embodiments mainly in that the diaphragm 230 having the diaphragm opening 230 is disposed to the center axis A of the housing 220 of the vortex throttle device 210 is not substantially orthogonal, but obliquely. This has the advantage of a small sole jump between the inlet 280 into the vortex chamber 250 and the outlet 285 from the Toshunt 240th
- the housing 220 of the vortex throttle device 210 is integrally formed in FIG. It goes without saying, however, that the oblique position of the partition wall 230 can also be provided in the housing forms described with reference to FIGS. 1 and 8 and the modification thereof. It is also possible to connect the partition 230 to the housing 220 via a support ring (not shown).
- the vortex throttle device 10 can be preceded by a storage volume 82 which serves, for example, to receive rainwater.
- the storage volume 82 is connected to the fluid chamber 50 via the fluid inlet 80.
- the vortex throttle device 10 serves to limit the amount of liquid emerging from the storage volume 82 per unit time through the inlet 80 as a function of the accumulated height of the liquid in the storage volume 82.
- the vortex 34 forms at different heights.
- the vortex 34 may increase along the inner smooth tube 71 until it reaches the lower edge of an overflow tube 87, which is directly connected to the drain 85 and bypasses the orifice 32 in a bypass manner.
- the entering into the overflow pipe 87 water flows through the overflow pipe 87 directly into the liquid outlet 85.
- an upper limit for the height of the water vortex is set so that the water vortex 34 can not escape through the manhole cover 75 at the terrain surface 92.
- About the overflow pipe 87 may also be a
- Storage volume 82 may be provided, which connects the storage volume 82 at a predetermined height with the inner smooth tube 71. If water accumulates in the storage volume 82 up to the height of the emergency drain 89, it can also enter the vortex chamber 50 via the emergency drain 89 in addition to the water flowing into the vortex chamber 50 through the liquid inlet 80. As a result, the vortex 34 weakened, if not completely stopped, and this especially if the emergency overflow also essentially tangential, but opens in opposite directions with respect to the direction of rotation of the vortex 34 in the vortex chamber 50. This reduces the throttling effect of the vortex throttle device 10 and ensures a faster drainage of the water from the storage device 82. Is the water level in the
- Swirl chamber 50 is "cranked" again, so that the vortex throttle device 10 can again develop its full throttle effect.
- the emergency overflow 89 is connected directly to the overflow pipe 87, so that water directly from the Storage device 82 can flow into the liquid drain 85, if the water in the storage device 82 reaches a corresponding damming height.
- the vortex throttle device 10 may also be incorporated into the memory device 82.
- the use of a vortex throttle device 10 according to the present invention in a trench arrangement is suitable, as is known from EP 1 526 223 B1. In such an arrangement, a trench is made of one
- Integrate vortex throttle device in any position in the trench.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wirbeldrosselvorrichtung (10) mit einer Wirbelkammer (50), in welche ein Flüssigkeitszulauf (80) einmündet, und einer Toskammer (40), von der ein Flüssigkeitsablauf (85) ausgeht, wobei die Wirbelkammer (50) und die Toskammer (40) über eine Blendenöffnung (32) miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß ist der Innenraum des Gehäuses (20) der Wirbeldrosselvorrichtung (10) durch eine die Blendenöffnung (32) aufweisende Trennwand (30) in die Wirbelkammer (50) und die Toskammer (40) unterteilt.
Description
Wirbeldrosselvorrichtung Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Wirbeldrosselvorrichtung, umfassend eine Wirbelkammer, in welche ein Flüssigkeitszulauf einmündet, und eine Toskammer, von der ein Flüssigkeitsablauf ausgeht, wobei die Wirbelkammer und die Toskammer über eine Blendenöffnung miteinander verbunden sind.
Eine der Hauptaufgaben von Regenwasserbewirtschaftungsanlagen besteht darin, das bei Regenereignissen anfallende Wasser nur nach und nach in die Kanalisation bzw. die umliegenden Gewässer abzugeben. Dies dient vor allem dem Schutz vor Überlastungen. Bei Gewässern dient es insbesondere dem Hochwasserschutz und der Gewässerökologie. Ein wichtiges Bauelement von Regenwasserbewirtschaftungsanlagen ist daher die Abflussdrossel.
Aus der Produktinformation„Rigolen-Wirbeldrossel - UFT-FluidVortex-R" der Umwelt- und Fluid-Technik Dr. H. Brombach GmbH ist eine gattungsgemäße Wirbeldrosselvorrichtung bekannt. Sie umfasst einen begehbaren Schacht, in dem ein nach oben offener, rohrförmiger Topf mit Abstand oberhalb des Schachtbodens angeordnet ist. Im Boden dieses Topfes ist eine Blendenöffnung vorgesehen. Der Flüssigkeitszulauf mündet tangential in den die Wirbelkammer bildenden Innenraum des Topfs. Aufgrund des tangentialen Flüssigkeitszulaufs bildet sich in der Wirbelkammer eine Wirbelströmung aus. Das Wasser verlässt die Wirbelkammer als Hohlstrahl durch die Blendenöffnung und trifft auf den Boden des begehbaren Schachts. Der dem Schachtboden benachbarte Höhenabschnitt des begehbaren Schachts bildet daher die Toskammer der bekannten Wirbeldrosselvorrichtung. Unmittelbar oberhalb des Schachtbodens geht von dem begehbaren Schacht der Flüssigkeitsablauf aus.
Obgleich die bekannte Wirbeldrosselvorrichtung die ihr zugedachte Funktion ohne Weiteres erfüllt, verfügt sie doch über einen komplexen Aufbau.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aufbau der Wirbeldrosselvorrichtung zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Wirbeldrosselvorrichtung der gattungsgemäßen Art gelöst, bei welcher der Innenraum des Gehäuses der Wirbeldrosselvorrichtung durch eine die Blendenöffnung aufweisende Trennwand in die Wirbelkammer und die Toskammer unterteilt ist. Insbesondere braucht durch die erfindungsgemäße Konstruktion, nämlich das Vorsehen sowohl der Wirbelkammer als auch der Toskammer in dem Gehäuse, für die Realisierung der Wirbeldrosselvorrichtung kein separater begehbarer Schacht vorgesehen zu werden. Vielmehr kann die Wirbeldrosselvorrichtung unmittelbar im Erdreich angeordnet werden. Ist der obere Rand der Wirbelkammer auf dem Niveau der Geländeoberfläche angeordnet, so kann er beispielsweise durch einen herkömmlichen Kanaldeckel abgedeckt werden.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Flüssigkeitszulauf nicht notwendigerweise exakt tangential zu erfolgen braucht, um in der Wirbelkammer die Bildung einer Wirbelströmung anzuregen. Vielmehr genügt es, dass der Flüssigkeitszulauf derart orientiert ist, dass die in die Wirbelkammer einströmende Flüssigkeit eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente aufweist, wobei ihre tangentiale Geschwindigkeitskomponente vorzugsweise größer ist als ihre radiale Geschwindigkeitskomponente. Gleichwohl wird die Bildung einer Wirbelströmung dann am stärksten angeregt, wenn der Flüssigkeitszulauf im Wesentlichen tangential in die Wirbelkammer einmündet.
Auch bei der erfindungsgemäßen Wirbeldrosselvorrichtung verlässt das Wasser die Wirbelkammer durch die Blendenöffnung als Hohlstrahl, d.h. im Zentrum des Strahl reicht der luftgefüllte Wirbelkern bis durch die Blendenöffnung hindurch. Hierdurch wird die für den Durchtritt von Wasser genutzte
Querschnittsfläche der Blendenöffnung eingeschränkt und die Drosselwirkung der Blendenöffnung verstärkt.
Ferner kann die Ausbildung der Wirbelströmung dadurch begünstigt werden, dass die Wirbelkammer eine im Wesentlichen achsrotationssymmetrische Grundgestalt aufweist, wobei die Rotationsachse in der Betriebsorientierung der Wirbeldrosselvorrichtung vorteilhafterweise parallel zur Richtung der Erdanziehungskraft verläuft. Durch den Wortbestandteil„Grund" in dem Wort „Grundgestalt" soll darauf hingewiesen werden, dass die Wirbelkammer beispielsweise aufgrund der Einmündung des Flüssigkeitszulaufs nicht perfekt achsrotationssymmetrisch ausgebildet sein kann. Ebenso kann auch eine nicht achsrotationssymmetrische Wirbelkammer verwendet werden, zum Beispiel mit einer im Wesentlichen quadratischen Grundgestalt.
Der Flüssigkeitsablauf kann in einer beliebigen Richtung aus der Toskammer herausführen. Er kann also auch aus dem Boden der Toskammer herausführen. Bevorzugt führt er jedoch in der Betriebsorientierung der Wirbeldrosselvorrichtung im Wesentlichen horizontal aus der Toskammer heraus, wobei es aber nicht darauf ankommt, ob er tangential oder nicht tangential aus der Toskammer herausführt.
Um die erfindungsgemäße Wirbeldrosselvorrichtung in einfacher Weise an den jeweiligen Anwendungsfall anpassen zu können, wird vorgeschlagen, dass die die Blendenöffnung aufweisende Trennwand lösbar mit dem
Gehäuse verbunden ist. Auf diese Weise kann die Wirbeldrosselvorrichtung zur Erzielung einer für den jeweiligen Anwendungsfall gewünschten Abflusscharakteristik, d.h. Abflussmenge pro Zeiteinheit in Abhängigkeit der zulauf- seitigen Stauhöhe, mit einer hierfür geeigneten Blendenöffnung bestückt werden. Sollten sich später die Randbedingungen ändern und beispielsweise eine Verringerung des Zuflusses erfordern, etwa weil weitere Abwasserzuflüsse an die betrachtete Kanalisation bzw. das betrachtete Gewässer angeschlossen worden sind bzw. werden sollen, so kann die in der Wirbeldrosselvorrichtung vorhandene Trennwand aus der Wirbeldrosselvorrichtung
entfernt und durch eine Trennwand mit einer kleineren Blendenöffnung ersetzt werden.
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass eine dauerhafte Verbindung von Trennwand und Gehäuse ebenfalls denkbar, wenn auch nicht bevorzugt ist.
Die lösbare Verbindung der Trennwand mit dem Gehäuse kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass das Gehäuse unlösbar mit einem von der inneren Oberfläche der Gehäusewand abstehenden Auflagering verbunden ist, der seinerseits mit der Trennwand lösbar verbunden ist. Der Auflagering kann mit dem Gehäuse beispielsweise verschweißt oder verklebt oder von diesem formschlüssig gehalten sein.
Ist das Gehäuse oder zumindest der mit dem Auflagering zu verbindende Teil des Gehäuses aus Kunststoff gefertigt, so kann der Auflagering zur Realisierung des formschlüssigen Halts gleich nach der Fertigung in das noch„heiße" Kunststoffmaterial eingeschrumpft werden. Um ein Herausrutschen des Auflagerings bei Temperaturschwankungen verhindern zu können, kann bzw. können am Gehäuse in der Betriebsorientierung über dem Auflagering eine Verjüngung und/oder unter dem Auflagering eine Umfangswulst vorgesehen sein.
Die lösbare Verbindung von Trennwand und Auflagering kann beispielsweise durch eine Art Bajonettverschluss zwischen Trennwand und Auflagering realisiert sein. Es ist jedoch auch denkbar, die Trennwand magnetisch am Auflagering zu halten. Beispielsweise kann das eine Teil, Auflagering oder Trennwand, oder zumindest ein Abschnitt dieses Teils oder ein an diesem Teil gehaltertes Element aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sein, während das jeweils andere Teil, Trennwand oder Auflagering, mit wenigstens einem Haltemagneten versehen ist.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Verbindung zwischen der Trennwand und dem Auflagering nicht notwendigerweise fluiddicht ausgebildet zu sein braucht. Es genügt, wenn sichergestellt ist, dass die Leckage zwischen Wirbelkammer und Toskammer die Ausbildung der Wirbelströmung in der Wirbelkammer und die Drosselwirkung durch die Blendenöffnung nicht beeinträchtigt.
Vorteilhafterweise kann der Auflagering eine Ausrichtungsfläche aufweisen, und kann die Trennwand eine Gegenausrichtungsfläche aufweisen, wobei die Ausrichtungsfläche und die Gegenausrichtungsfläche miteinander im Sinne einer Ausrichtung der Trennwand relativ zum Auflagering und somit zur Wirbelkammer in in der Betriebsorientierung der Wirbeldrosselvorrichtung horizontal verlaufender Richtung zusammenwirken.
Die Trennwand kann als im Wesentlichen ebene Platte mit einer kreisrunden Blendenöffnung ausgebildet sein. Es ist aber ebenfalls möglich, dass die Trennwand die Form eines mehr oder weniger flachen Trichters oder einer flachen Schale aufweist.
Der Austausch der Trennwand kann vorteilhafterweise unter Einsatz eines geeigneten Werkzeugs vom oberen Rand der Wirbelkammer her erfolgen. Das Werkzeug kann dabei beispielsweise derart ausgebildet sein, dass es die Trennwand nach Durchtritt durch die Blendenöffnung hintergreifen kann oder nach Einführen in die Blendenöffnung mit deren Rand in Halteeingriff gebracht werden kann. Ebenso kann die Reinigung der Wirbeldrosselvorrichtung, insbesondere der Blendenöffnung, vom oberen Rand der Wirbelkammer her erfolgen. Es ist daher nicht erforderlich, die Wirbelkammer als begehbaren Schacht auszubilden.
Zur weiteren Vereinfachung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Wirbeldrosselvorrichtung wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse eine erste Gehäuseeinheit umfasst, die die die Toskammer umgrenzende Wandung, die die Blendenöffnung aufweisende Trennwand oder den Auflagering und den-
jenigen Wandungsabschnitt der die Wirbelkammer umgrenzenden Wandung aufweist, in welchen der Flüssigkeitszulauf einmündet, sowie eine zweite Gehäuseeinheit, welche mit der ersten Gehäuseeinheit flüssigkeitsdicht verbindbar ist. Die erste Gehäuseeinheit bildet dabei das eigentliche Funktionsteil, da es sämtliche für die Wirbeldrosselfunktion erforderlichen Komponenten umfasst, während die zweite Gehäuseeinheit lediglich die Funktion hat, die für die zulaufseitig vorgesehene maximale Stauhöhe erforderliche Höhe der Wirbelkammer bereitzustellen. Es ist daher möglich, unter Verwendung ein und derselben ersten Gehäuseeinheit unterschiedliche Einbautiefen zu verwirklichen, beispielsweise eine Einbautiefe von 6 m oder mehr. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die zweite Gehäuseeinheit rohrförmig ausgebildet ist. Man braucht in diesem Fall nämlich ein überlanges Rohr nur in der für die jeweilige Einbautiefe erforderlichen Länge abzulängen. Zur Verbindung mit der zweiten Gehäuseeinheit kann die erste Gehäuseeinheit in diesem Fall mit einer Rohrmuffe ausgebildet sein, in welche die rohrförmig ausgebildete zweite Gehäuseeinheit zur dichtenden Verbindung in einfacher Weise eingesteckt werden kann.
Die erste Gehäuseeinheit kann ferner einen zur Verbindung mit einer Flüssigkeitszulaufleitung dienenden Anschlussstutzen oder/und einen zur Verbindung mit einer Flüssigkeitsablaufleitung dienenden Anschlussstutzen aufweisen, wobei sie mit diesem bzw. diesen Anschlussstutzen vorzugsweise einstückig ausgebildet sein kann.
Die erste Gehäuseeinheit kann, gegebenenfalls mit Ausnahme der Trennwand bzw. des Auflagerings, als, vorzugsweise im Rotationsguss- oder Spritzgussverfahren hergestelltes, Kunststoffteil, aus beispielsweise HDPE oder PP, ausgebildet sein. Die zweite Gehäuseeinheit kann als
doppelwandiges Kunststoffrohr ausgebildet sein, dessen Außenrohr als Wellrohr und dessen Innenrohr als Glattrohr ausgebildet sind.
Im Hinblick auf den Halt der Trennwand ist es ferner denkbar, dass die erste Gehäuseeinheit ein Unterteil aufweist, das die die Toskammer umgrenzende
Wandung umfasst, sowie ein Oberteil, das denjenigen Wandungsabschnitt der die Wirbelkammer umgrenzenden Wandung umfasst, in welchen der Flüssigkeitszulauf einmündet, wobei die Trennwand oder der Auflagering zwischen dem Oberteil und dem Unterteil gehalten ist.
Grundsätzlich kann diese Art des Halts der Trennwand bzw. des Auflagerings auch dann verwirklicht werden, wenn die Wirbeldrosselvorrichtung das Konstruktionsprinzip der Trennung in ein erstes Gehäuseteil, das alle Funktionskomponenten umfasst, und ein zweites Gehäuseteil, das lediglich der Bereitstellung der jeweils erforderlichen Bauhöhe dient, nicht verwirklicht wird, nämlich dadurch, dass das Gehäuse ein Unterteil aufweist, das die die Toskammer umgrenzende Wandung umfasst, sowie ein Oberteil, das die die Wirbelkammer umgrenzende Wandung umfasst, wobei die die Blendenöffnung aufweisende Trennwand oder der Auflagering zwischen dem Oberteil und dem Unterteil gehalten ist. In diesem Fall kann das Oberteil rohrförmig ausgebildet sein, beispielsweise als doppelwandiges Kunststoffrohr, insbesondere mit einem äußeren Wellrohr und einem inneren Glattrohr, und mit dem Flüssigkeitszulauf versehen sein.
Zur Verbesserung der Ausbildung der Wirbelströmung in der Wirbelkammer ist es vorteilhaft, dass in der Betriebsorientierung der Wirbeldrosselvorrichtung die Höhenposition des unteren Rands des Flüssigkeitszulaufs von der Höhenposition der oberen Fläche der Trennwand einen Abstand von höchstens 100 mm, vorzugsweise höchstens 50 mm, besonders bevorzugt höchstens 20 mm aufweist, wobei der untere Rand des Flüssigkeitszulaufs noch bevorzugter auf Höhe der oberen Fläche der Trennwand angeordnet ist.
An dieser Stelle sei ferner erwähnt, dass es in Weiterbildung der Erfindung auch denkbar ist, dass die Trennwand in der Betriebsorientierung der Wirbeldrosselvorrichtung relativ zur Richtung der Erdanziehungskraft schräg, beispielsweise in einem 45° Winkel, angeordnet ist. Auf diese Weise kann ein
kleinerer Sohlensprung zwischen dem Flüssigkeitszulauf und dem
Flüssigkeitsablauf bereitgestellt werden.
Zur Verbesserung der Ausbildung der Wirbelströmung in der Wirbelkammer ist es ferner vorteilhaft, dass der Flüssigkeitszulauf vor seiner Einmündung in die Wirbelkammer über eine vorbestimmte Distanz geradlinig verläuft, wobei die vorbestimmte Distanz vorzugsweise mindestens 80 cm, noch bevorzugter mindestens 100 cm beträgt.
Schließlich kann es zur Verbesserung der Ausbildung der Wirbelströmung in der Wirbelkammer auch noch vorteilhaft sein, dass die Wirbelkammer, vorzugsweise an ihrem in Betriebsorientierung oberen Ende, eine Wirbelkern- belüftungsöffnung aufweist. In der überwiegenden Mehrzahl der Anwendungsfälle ist zwar keine solche zusätzliche Belüftung der Wirbelkammer erforderlich, da der Wirbelkammerdeckel keinen dichten Abschluss zur Oberfläche bildet. In speziellen Anwendungsfällen kann die vorstehende Ausbildung gleichwohl vorteilhaft sein. Die zusätzliche Belüftung könnte beispielsweise über ein Rohr zur Erdoberfläche hin erfolgen oder über einen Leitungsschluss zwischen der Wirbelkammer und dem Flüssigkeitsablauf.
Damit sich die vorstehend beschriebene, durch das Zusammenwirken der Wirbelströmung mit der Blendenöffnung hervorgerufene Drosselwirkung ordnungsgemäß einstellen kann, ist ein freier Abfluss durch den Flüssigkeitsablauf erforderlich. Dieser kann in einfacher Weise dadurch sichergestellt werden, dass die Querschnittsfläche des Flüssigkeitsablaufs größer ist als die Querschnittsfläche des Flüssigkeitszulaufs, wobei vorzugsweise das Verhältnis der Querschnittsfläche des Flüssigkeitsablaufs zur Querschnittsfläche des Flüssigkeitszulaufs mindestens 1 ,2 beträgt, noch bevorzugter wenigstens 1 ,5. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, unter der Blendenöffnung am Übergang zum Flüssigskeitsablauf oder im Flüssigskeits- ablauf einen separaten Lüftungsanschluss vorzusehen.
Um ausreichend Bauhöhe für die Ausbildung der Wirbelströmung in der Wirbelkammer bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Höhe der Wirbelkammer mindestens gleich, vorzugsweise mindestens gleich dem Doppelten, der Quadratwurzel ihrer auf Höhe der Trennwand genommenen und in der betriebsbereiten Stellung orthogonal zur Richtung der
Erdanziehungskraft verlaufenden, mit dem Faktor 4/π multiplizierten
Querschnittsfläche ist. Weist die Wirbelkammer einen kreisscheibenförmigen Querschnitt auf, so ist dieser Wert gleich dem Durchmesser der
Querschnittsfläche. Für den Fall anders geformter Querschnittsflächen ergibt sich hingegen ein durch die genannte Berechnungsregel definierter „effektiver Durchmesser", der mit der Höhe der Wirbelkammer zu vergleichen ist.
Um die Drosselwirkung der Wirbeldrosselvorrichtung auf eine für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Charakteristik, d.h. Abflussmenge pro Zeiteinheit in Abhängigekeit von der zulaufseitigen Stauhöhe, einstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Quadratwurzel des Verhältnisses der t Öffnungsfläche der Blendenöffnung zu der auf Höhe der Trennwand genommenen und in der betriebsbereiten Stellung orthogonal zur Richtung der Erdanziehungskraft verlaufenden Querschnittsfläche der Wirbelkammer zwischen etwa 0,02 und etwa 0,65 beträgt, vorzugsweise zwischen etwa 0,08 und etwa 0,53.
Um für den Fall von Starkregenereignissen eine Notüberlauffunktion bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass in einem vorbestimmten Abstand oberhalb der Trennwand eine Notüberlaufleitung in die Wirbelkammer einmündet.
Dabei ist es zum einen möglich, dass diese Notüberlaufleitung mit dem Flüssigkeitsablauf verbunden ist und so eine die Blendenöffnung umgehende Bypass-Leitung bildet. Hierdurch kann dann, wenn die obere Kante der Wirbelströmung eine dem vorbestimmten Abstand entsprechende Höhe über-
schreitet, Wasser in die Notüberlaufleitung eintreten und unter Umgehung der Blendenöffnung zum Flüssigkeitsablauf gelangen.
Zum anderen ist es aber auch möglich, dass die Notüberlaufleitung mit einem der Wirbeldrosselvorrichtung vorgeordneten Speichervolumen in Fluidüberleitungsverbindung steht. Hierdurch kann dann, wenn der Pegel in dem Speichervolumen eine dem vorbestimmten Abstand entsprechende Höhe überschreitet, Wasser derart in die Wirbelkammer eingeleitet werden, dass es die Wirbelströmung zum Erliegen bringt. In diesem Fall kann dann das Wasser durch die gesamte Öffnungsfläche der Blendenöffnung hindurchtreten, was eine erheblich geringere Drosselwirkung und somit ein schnelleres Ablaufen des Wassers zur Folge hat. Sobald, der Pegel in dem Speichervolumen wieder unter die dem vorbestimmten Abstand entsprechende Höhe abgesunken ist, tritt Wasser aus dem Speichervolumen wieder nur durch den Flüssigkeitszulauf in die Wirbelkammer ein, so dass die Wirbelströmung wieder in Gang gesetzt wird. Das Umschalten zwischen dem Wirbeldrosselbetrieb und dem Notüberlaufbetrieb und wieder zurück zum Wirbeldrosselbetrieb erfolgt somit vollkommen selbsttätig.
Die Erfindung betrifft ferner eine Kombination einer erfindungsgemäßen Wirbeldrosselvorrichtung mit einem vorgeordneten Speichervolumen, welches mit der Wirbeldrosselvorrichtung über den Flüssigkeitszulauf in Flüssig- keitsüberleitungsverbindung steht. Dabei kann das Speichervolumen als offener Teich, als Rückhaltekanal, als offenes oder geschlossenes Betonbecken oder auch als unterirdische Rigole ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall kann die Rigole aus einer Mehrzahl von Rigolenelementen zusammengesetzt sein, wie sie beispielsweise aus der EP 1 260 640 A1 oder der DE 10 2011 086 016 A1 der Anmelderin bekannt sind.
Die Erfindung wird im Folgenden an Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wirbeldrosselvorrichtung in Kombination mit einem vorgeordneten Speichervolumen; eine Seitenquerschnittsansicht einer ersten Gehäuseeinheit der ersten Ausführungsform der Wirbeldrosselvorrichtung aus Figur
1 ; eine Draufsicht der ersten Gehäuseeinheit aus Figur 2; eine vergrößerte Ansicht des Details IV aus Figur 2, welche eine erste Ausführungsvariante einer Trennwand-Auflagering- Verbindung zeigt; eine Ansicht analog Figur 4, welche eine zweite Ausführungsvariante einer Trennwand-Auflagering-Verbindung zeigt; eine weitere Ansicht analog Figur 4, welche eine dritte Ausführungsvariante einer Trennwand-Auflagering-Verbindung zeigt; eine Draufsicht und eine Seitenquerschnittsansicht einer vierten Ausführungsvariante einer Trennwand-Auflagering-Verbindung; eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wirbeldrosselvorrichtung; und eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wirbeldrosselvorrichtung;
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wirbeldrosselvorrichtung 10 in einer schematischen Gesamtansicht. In dieser Aus-
führungsform umfasst die Wirbeldrosselvorrichtung 10 ein Gehäuse 20 mit einer ersten Gehäuseeinheit 22 und einer zweiten Gehäuseeinheit 24.
Wie man besser aus Figur 2 ersieht, ist im Innenraum der ersten Gehäuseeinheit 22 eine Trennwand 30 mit einer Blendenöffnung 32 angeordnet. Die Trennwand 30 unterteilt den Innenraum der ersten Gehäuseeinheit 22 in eine Toskammer 40 und eine Wirbelkammer 50. In der Betriebsorientierung der Wirbeldrosselvorrichtung 0 ist die Wirbelkammer 50 oberhalb der Trennwand 30 angeordnet, während die Toskammer 40 unterhalb der Trennwand 30 angeordnet ist. An die Wirbelkammer 50 ist ein Flüssigkeitszulauf 80 angeschlossen, und an die Toskammer 40 schließt sich ein Flüssigkeitsablauf 85 an, welcher zum Beispiel zu einer Kanalisation oder zu einem Gewässer (beides nicht dargestellt) führt.
Der Flüssigkeitszulauf 80 ist derart mit der ersten Gehäuseeinheit 22 verbunden, dass einströmendes Wasser im Wesentlichen tangential in die Wirbelkammer 50 einströmt (siehe Figur 3). Aufgrund des im Wesentlichen tangentialen Einströmens des Wassers bildet sich in der Wirbelkammer 50 eine Wirbelströmung aus. In Figur 1 ist die Oberfläche des sich aufgrund dieser Wirbelströmung ausbildenden Wirbels 34 gestrichelt angedeutet. Da sich der Luftkern 36 dieses Wirbels 34 bis in die Blendenöffnung 32 der Trennwand 30 hinein fortsetzt, verringert die vom Luftkern 36 eingenommene Querschnittsfläche den für den Durchtritt von Wasser zur Verfügung stehenden Querschnitt der Blendenöffnung 32, was die Drosselwirkung der Blendenöffnung 32 erhöht.
Anzumerken ist ferner, dass die Einströmrichtung des Wassers aus dem Flüssigkeitszulauf 80 in die Wirbelkammer 50 im Wesentlichen orthogonal zur Mittelachse A der Wirbelkammer 50 verläuft (siehe Figur 1), welche sich im Wesentlichen parallel zur Richtung G der Erdanziehungskraft erstreckt. Vorzugsweise ist die die Wirbelkammer 50 umschließende Wandung des Gehäuses 20 rotationssymmetrisch ausgebildet. Somit stellt die Mittelachse A zugleich die Rotationssymmetrieachse der Wirbelkammer 50 dar.
Die zweite Gehäuseeinheit 24 ist in der dargestellten Ausführungsformen als doppelwandiges Rohr 70 ausgebildet mit einem inneren Glattrohr 71 und einem äußeren Wellrohr 72. Auf diese Weise kann die Verbindung der beiden Gehäuseeinheiten 22 und 24 in einfacher Weise dadurch
bereitgestellt werden, dass man das doppelwandige Rohr 70 in eine
Rohrmuffe 27 der ersten Gehäuseeinheit 22 einsteckt, wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Vorzugsweise weist das innere Glattrohr 71 der zweiten Gehäuseeinheit 24 im Wesentlichen denselben Innendurchmesser auf wie die Wirbelkammer 50 an ihrem Übergang zur zweiten Gehäuseeinheit 24.
Die zweite Gehäuseeinheit 24 verlängert somit die erste Gehäuseeinheit 22 bzw. deren Wirbelkammer 50 von deren Position im Erdreich 90 bis zu einer Geländeoberfläche 92. An einem oberen Rand der zweiten Gehäuseeinheit 24, welcher vorzugsweise ebenerdig mit der Geländeoberfläche 92 abschließt, kann das Rohr 70 durch einen Kanaldeckel 75 bedeckt sein. Sollte der Abschluss des Kanaldeckels 75 mit dem Rohr 70 so dicht sein, dass eine ausreichende Luftzufuhr zu dem Luftkern 36 des Wirbels 34 nicht sichergestellt werden kann, so kann in dem Kanaldeckel 75 eine zusätzliche Belüftungsöffnung 78 vorgesehen sein.
Anzumerken ist noch, dass die Mittelachse A der Wirbelkammer 50 und die Mittelachse des inneren Glattrohrs 71 im Wesentlichen zusammenfallen. Weist das innere Glattrohr 71 einen kreisscheibenförmigen Querschnitt auf, was bevorzugt ist, so kann die Mittelachse A zugleich auch die Rotationssymmetrieachse des inneren Glattrohrs 71 darstellen.
Da die Toskammer 40 sowie der Flüssigkeitsablauf 85 erfindungsgemäß Bestandteil der erfindungsgemäßen Wirbeldrosselvorrichtung 10 sind, kann auf einen umgebenden, begehbaren Schacht, wie er im Stand der Technik erforderlich war, voll und ganz verzichtet werden, so dass die Wirbeldrosselvorrichtung 10 direkt in das Erdreich 90 eingegraben werden kann, wie es in Figur 1 dargestellt ist.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Trennwand 30 direkt durch das Gehäuse 20 gehaltert ist. Um in dem Gehäuse 20 eine Blendenöffnung 32 mit der für den jeweiligen Anwendungsfall geeigneten Öffnungsquerschnitt anordnen zu können, ist es erfindungsgemäß jedoch bevorzugt, wenn die Trennwand 30, wie dies aus den Figuren 1 und 2 und vergrößert in Figur 4 zu ersehen ist, mit einem Auflagering 60 lösbar verbindbar ist, der seinerseits fest mit dem Gehäuse 20 verbunden ist.
Wie man insbesondere der vergrößerten Darstellung der Figur 4 entnimmt, kann die feste Verbindung des Auflagerings 60 mit der ersten Gehäuseeinheit 22 dadurch bewerkstelligt werden, dass der Auflagering 60 bei der Herstellung der ersten Gehäuseeinheit 22 in diese eingeschrumpft wird. Hierzu bildet man die erste Gehäuseeinheit 22 mit einem Wulst 22a aus, der als Auflagefläche dient, auf weiche man den Auflagering 60 unmittelbar nach der Herstellung der ersten Gehäuseeinheit 22 auflegt, d.h. solange der Kunststoff der ersten Gehäuseeinheit 22 noch nicht vollständig ausgekühlt ist. Beim Auskühler) zieht sich der Kunststoff der ersten Gehäuseeinheit 22 etwas zusammen und umschließt den Rand des Auflagerings 60 unter Bildung einer Sicke 22b. Gewünschten- oder erforderlichenfalls kann auch noch eine Kunststoffschweißnaht 22c vorgesehen werden, um den Auflagering 60 an der ersten Gehäuseeinheit 22 zu sichern.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass diese Art der Verbindung des Auflagerings 60 mit der ersten Gehäuseeinheit 22 auch bei den in den Figuren 5, 6 und 7a/7b dargestellten Ausführungsvarianten zum Einsatz kommt.
Bei der Ausführungsvariante der Figur 4 wird die Trennwand 30 magnetisch am Auflagering 60 gehalten. Hierzu ist in der dargestellten Ausführungsvariante an oder in der Trennwand 30 ein Permanentmagnet 31 angeordnet, während am oder im Auflagering 60 eine aus einem magnetisierbaren, vorzugsweise ferromagnetischen, Material gebildete Scheibe 61 angeordnet ist, wobei der Permanentmagnet 31 und die Scheibe 61 an korrespondierenden
Stellen angeordnet sind, so dass sie magnetisch miteinander zusammenwirken können. Der magnetische Halt wird zusätzlich durch die Schwerkraft der Trennwand 30 unterstützt. Selbstverständlich könnte der Permanentmagnet auch am Auflagering 60 und die magnetisierbare Scheibe an der Trennwand 30 vorgesehen sein.
Die Ausführungsvariante der Figur 5 unterscheidet sich von jener der Figur 4 lediglich dadurch, dass das aus einem magnetisierbaren, vorzugsweise ferro- magnetischen, Material hergestellte Element, das am oder im Auflagering 60' angeordnet ist, nicht als Scheibe, sondern als Winkelelement 61' ausgebildet ist. Demgegenüber ist die Trennwand 30' wie bei der Ausführungsvariante der Figur 4 wiederum mit einem Permanentmagneten 31' bestückt.
Die Ausführungsvariante der Figur 6 unterscheidet sich von jenen der Figuren 4 und 5 lediglich dadurch, dass der gesamte Auflagering 60" aus einem magnetisierbaren, vorzugsweise ferromagnetischen, Material gebildet ist, während die Trennwand 30' wiederum mit einem Permanentmagneten 31 ' bestückt ist. (
Die Figuren 7a und 7b zeigen eine mechanische Ausführungsvariante der Verbindung der Trennwand 30"' mit dem Auflagering 60"', nämlich unter Verwendung bajonettverschluss-artiger Verbindungsmittel 35 und 65. Insbesondere zeigt Figur 7b die pilzkopf-artige Ausbildung der an der Trennwand 30"' vorgesehenen Verriegelungszapfen 35, während Figur 7a zeigt, dass der Auflagering 60"' mit Langlöchern 65 versehen ist, welche an einem Ende jeweils ein Fenster für den Durchtritt eines pilzkopf-artigen Verriegelungszapfens 35 aufweisen und ansonsten für den Halteeingriff mit dem pilzkopf- artigen Verriegelungszapfen 35 nach einer Relativverdrehung von Auflagering 60"' und Trennwand 30"' hinterschnitten ausgebildet sind.
In Figur 8 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wirbel- drosselvorrichutng dargestellt, welche im wesentlichen der Ausführungsform der Figuren 1 bis 4 und deren Ausführungsvarianten der Figuren 5, 6 und
7a/7b entspricht. Daher werden im Folgenden analoge Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie in diesen Figuren, jedoch vermehrt um die Zahl 100. Darüber hinaus wird die Wirbeldrosselvorrichtung 110 der Figur 8 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der Wirbeldrosselvorrichtung 10 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.
Die Wirbeldrosselvorrichtung 1 0 unterscheidet sich von der Wirbeldrosselvorrichtung 10 hauptsächlich durch die Höhe, auf der in der Betriebsorientierung die Trennebene zwischen der unteren Gehäuseeinheit 122 und der oberen Gehäuseeinheit 124 angeordnet ist. Und zwar befindet sich die Trennebene nicht wie bei der Wirbeldrosselvorrichtung 10 oberhalb des Zulaufs 180 (siehe in Figur 8 die gepunktete Linie T), sondern auf Höhe der Trennwand 130 bzw. des Auflagerings 160. Dadurch umschließt die obere Gehäuseeinheit 124 die Wirbelkammer 150 vollständig, während die untere Gehäuseeinheit 122 die Toskammer 140 vollständig umschließt, von der der Ablauf 185 ausgeht. Die Ausführungsform der Figur 8 hat den Vorteil, dass die Trennwand 130 bzw. der Auflagering 160 bei der Herstellung der Wirbeldrosselvorrichtung 110 in einfacher weise zwischen den beiden Gehäuseeinheiten 122 und 124 eingeklemmt werden kann.
In einer die Vorteile beider Ausführungsformen vereinenden Abwandlung der zweiten Ausführungsform kann die obere Gehäuseeinheit 124 oberhalb des Zulaufs 180, beispielsweise auf Höhe der gepunkteten Linie T, nochmals in zwei Gehäuseuntereinheiten 124a und 124b unterteilt sein. In diesem Fall ist das Gehäuse also dreiteilig ausgebildet.
In Figur 9 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wirbeldrosselvorrichtung dargestellt, welche im Wesentlichen den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen entspricht. Daher werden im Folgenden analoge Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie bei der Ausführungsform der Figuren 1 bis 4 und deren Ausführungsvarianten der Figuren 5, 6 und 7a/7b, jedoch vermehrt um die Zahl 200, bzw. wie bei der Ausfüh-
rungform der Figur 8 und deren Abwandlung, jedoch vermehrt um die Zahl 100. Darüber hinaus wird die Wirbeldrosselvorrichtung 210 der Figur 9 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der Wirbeldrosselvorrichtung 10 bzw. der Wirbeldrosselvorrichtung 110 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.
Die Wirbeldrosselvorrichtung 210 der Figur 9 unterscheidet sich von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen hauptsächlich dadurch, dass die die Blendenöffnung 232 aufweisende Trennwand 230 zur Mittelachse A des Gehäuses 220 der Wirbeldrosselvorrichtung 210 nicht im Wesentlichen orthogonal, sondern schräg angeordnet ist. Dies hat den Vorteil eines geringen Sohlensprungs zwischen dem Zulauf 280 in die Wirbelkammer 250 und dem Ablauf 285 aus der Toskammer 240.
Ferner ist das Gehäuse 220 der Wirbeldrosselvorrichtung 210 in Figur 9 einstückig ausgebildet. Es versteht sich aber von selbst, dass die Schrägstellung der Trennwand 230 auch bei den mit Bezug auf die Figuren 1 und 8 beschriebenen Gehäuseformen und deren Abwandlung vorgesehen werden kann. Auch ist es möglich, die Trennwand 230 mit dem Gehäuse 220 über einen Auflagering (nicht dargestellt) zu verbinden.
Mit Bezug erneut auf Figur 1 kann der erfindungsgemäßen Wirbeldrosselvorrichtung 10 (aber auch den Wirbeldrosselvorrichtungen 110 gemäß Figur 8 und 230 gemäß Figur 9) ein Speichervolumen 82 vorgeordnet sein, das beispielsweise zur Aufnahme von Regenwasser dient. Das Speichervolumen 82 ist über den Flüssigkeitszulauf 80 mit der Wirbelkammer 50 verbunden. Somit dient die Wirbeldrosselvorrichtung 10 dazu, die pro Zeiteinheit durch den Zulauf 80 aus dem Speichervolumen 82 austretende Flüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der Stauhöhe der Flüssigkeit in dem Speichervolumen 82 zu begrenzen.
In Abhängigkeit des Drucks des in die Wirbelkammer 50 einströmenden Wassers und der Drosselung durch die Blendenöffnung 32 und den Luftkern
36 innerhalb des Wasserwirbels 34, bildet sich der Wirbel 34 in unterschiedlichen Höhen aus. Bei steigendem Zulaufdruck, zum Beispiel auf Grund eines heftigeren Regens, kann der Wirbel 34 entlang des inneren Glattrohrs 71 ansteigen, bis er die Unterkante eines Überlaufrohrs 87 erreicht, welches unmittelbar mit dem Ablauf 85 verbunden ist und somit die Blendenöffnung 32 bypass-artig umgeht. Das in das Überlaufrohr 87 eintretende Wasser fließt über das Überlaufrohr 87 direkt in den Flüssigkeitsablauf 85. Dadurch wird eine Obergrenze für die Höhe des Wasserwirbels vorgegeben, so dass der Wasserwirbel 34 nicht durch den Kanaldeckel 75 an der Geländeoberfläche 92 austreten kann. Über das Überlaufrohr 87 kann auch eine
Belüftung der Wirbelkammer 50 erfolgen.
Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Notablauf 89 aus dem
Speichervolumen 82 vorgesehen sein, der das Speichervolumen 82 an einer vorbestimmten Höhe mit dem inneren Glattrohr 71 verbindet. Sollte sich Wasser in dem Speichervolumen 82 bis zur Höhe des Notablaufs 89 anstauen, kann es zusätzlich zu dem durch den Flüssigkeitszulauf 80 in die Wirbelkammer 50 einströmenden Wasser, auch über den Notablauf 89 in die Wirbelkammer 50 gelangen. Hierdurch kann der Wirbel 34 geschwächt, wenn nicht gar vollständig zum Erliegen gebracht werden, und dies insbesondere dann, wenn der Notüberlauf ebenfalls im Wesentlichen tangential, aber bezogen auf die Drehrichtung des Wirbels 34 gegensinnig in die Wirbelkammer 50 einmündet. Dies mindert die Drosselwirkung der Wirbeldrosselvorrichtung 10 und sorgt für ein schnelleres Ablaufen des Wassers aus der Speichervorrichtung 82. Ist der Wasserstand in dem
Speichervolumen 82 wieder unter die Unterkante des Notüberlaufs 89 abgesunken, tritt das aus dem Speichervolumen 82 kommende Wasser wieder nur über den Zulauf 80 in die Wirbelkammer 50 ein, wobei aufgrund des im Wesentlichen tangentialen Eintritts die Wirbelströmung in der
Wirbelkammer 50 wieder„angeworfen" wird, so dass die Wirbeldrosselvorrichtung 10 wieder ihre volle Drosselwirkung entfalten kann.
Alternativ ist natürlich auch denkbar, dass der Notüberlauf 89 direkt mit dem Überlaufrohr 87 verbunden ist, so dass Wasser direkt aus der
Speichervorrichtung 82 in den Flüssigkeitsablauf 85 abfließen kann, falls das Wasser in der Speichervorrichtung 82 eine entsprechende Stauhöhe erreicht.
Alternativ zu den vorgenannten Ausführungsformen, in denen die
Wirbeldrosselvorrichtung 10 als eine von der Speichervorrichtung 82 getrennte Vorrichtung beschrieben ist, kann die Wirbeldrosselvorrichtung 10 ebenso in die Speichervorrichtung 82 eingebaut sein. Insbesondere kommt die Verwendung einer Wirbeldrosselvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Rigolenanordnung in Frage, wie sie aus der EP 1 526 223 B1 bekannt ist. In einer solchen Anordnung ist eine Rigole aus einer
Mehrzahl von quaderförmigen Rigolenelementen gleicher
Außenabmessungen oder ganzzahliger Vielfacher einer vorbestimmten Grundabmessung zusammengesetzt. Weist eine Wirbeldrosselvorrichtung der Erfindung eine Grundfläche auf, die in das Raster dieser
Rigolenelemente dieser Rigole passt, das heißt, dass Länge oder/und Breite der Grundfläche gleich der Länge bzw. Breite der Rigolenelmente ist oder ganzzahlige Vielfache davon betragen, so lässt sich die
Wirbeldrosselvorrichtung an beliebiger Position in die Rigole integrieren.
Claims
Ansprüche
Wirbeldrosselvorrichtung (10), umfassend:
eine Wirbelkammer (50), in welche ein Flüssigkeitszulauf (80) einmündet, und
eine Toskammer (40), von der ein Flüssigkeitsablauf (85) ausgeht,
wobei die Wirbelkammer (50) und die Toskammer (40) über eine Blendenöffnung (32) miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Gehäuses (20) der Wirbeldrosselvorrichtung (10) durch eine die Blendenöffnung (32) aufweisende Trennwand (30) in die Wirbelkammer (50) und die
Toskammer (40) unterteilt ist.
Wirbeldrosselvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitszulauf (80) derart orientiert ist, dass die in die Wirbelkammer (50) einströmende Flüssigkeit eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente aufweist, wobei ihre tangentiale Geschwindigkeitskomponente vorzugsweise größer ist als ihre radiale Geschwindigkeitskomponente.
Wirbeldrosselvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass die die Blendenöffnung (32) aufweisende Trennwand (30) lösbar mit dem Gehäuse (20) verbunden ist.
Wirbeldrosselvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) unlösbar mit einem von der inneren Oberfläche der Gehäusewand abstehenden Auflagering (60) verbunden ist, der seinerseits mit der Trennwand (30) lösbar verbunden ist.
Wirbeldrosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) umfasst:
eine erste Gehäuseeinheit (22), die die die Toskammer (40) umgrenzende Wandung, die die Blendenöffnung (32) aufweisende Trennwand (30) oder den Auflagering (60) und denjenigen Wandungsabschnitt der die Wirbelkammer (50) umgrenzenden Wandung aufweist, in welchen der Flüssigkeitszulauf (80) einmündet, und
eine zweite Gehäuseeinheit (24), welche mit der ersten Gehäuseeinheit (22) flüssigkeitsdicht verbindbar ist.
Wirbeldrosselvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gehäuseeinheit ein Unterteil (122) aufweist, das die die Toskammer (140) umgrenzende Wandung umfasst, sowie ein Oberteil (124b), das denjenigen Wandungsabschnitt der die Wirbelkammer (150) umgrenzenden Wandung umfasst, in welchen der Flüssigkeitszulauf (180) einmündet, wobei die Trennwand (130) oder der Auflagering (160) zwischen dem Oberteil (124b) und dem Unterteil (122) gehalten ist.
Wirbeldrosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Unterteil (122) aufweist, das die die Toskammer (140) umgrenzende Wandung umfasst, sowie ein Oberteil (124), das die die Wirbelkammer (150) umgrenzende Wandung umfasst, wobei die die Blendenöffnung (132) aufweisende Trennwand (130) oder der Auflagering (160) zwischen dem Oberteil (124) und dem Unterteil (122) gehalten ist.
Wirbeldrosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Betriebsorientierung der Wirbeldrosselvorrichtung (10) die Höhenposition des unteren Rands des Flüssigkeitszulaufs (80) von der Höhenposition der oberen Fläche der Trennwand (30) einen Abstand von höchstens 50 mm, vorzugsweise höchstens 20 mm aufweist, wobei der untere Rand des Flüssig-
keitszulaufs (80) noch bevorzugter auf Höhe der oberen Fläche der Trennwand (30) angeordnet ist.
9. Wirbeldrosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
5 dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (230) in der Betriebsorientierung der Wirbeldrosselvorrichtung (210) relativ zur Richtung der Erdanziehungskraft (G) schräg angeordnet ist.
10. Wirbeldrosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, io dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelkammer (50), vorzugsweise an ihrem in Betriebsorientierung oberen Ende, eine Wirbelkern- belüftungsöffnung (78) aufweist.
11. Wirbeldrosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, i5 dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Flüssigkeitsablaufs (85) größer ist als die Querschnittsfläche des Flüssigkeitszulaufs (80), wobei vorzugsweise das Verhältnis der Querschnittsfläche des Flüssigkeitsablaufs (85) zur Querschnittsfläche des Flüssigkeitszulaufs (80) mindestens 1 ,2 beträgt, noch bevorzugter wenigstens
20 1 ,5.
Wirbeldrosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Wirbelkammer (50) mindestens gleich, vorzugsweise mindestens gleich dem Doppelten, der Quadratwurzel ihrer auf Höhe der Trennwand (30) genommenen und in der betriebsbereiten Stellung orthogonal zur Richtung der Erdanziehungskraft (G) verlaufenden, mit dem Faktor 4/π multiplizierten Querschnittsfläche ist.
30 13. Wirbeldrosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Quadratwurzel des Verhältnisses der Öffnungsfläche der Blendenöffnung (32) zu der auf Höhe der Trennwand (30) genommenen und in der betriebsbereiten Stellung
orthogonal zur Richtung der Erdanziehungskraft (G) verlaufenden Querschnittsfläche der Wirbelkammer (50) zwischen etwa 0,02 und etwa 0,65 beträgt, vorzugsweise zwischen etwa 0,08 und etwa 0,53.
14. Wirbeldrosselvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass in einem vorbestimmten Abstand oberhalb der Trennwand (30) eine Notüberlaufleitung (87 und/oder 89) in die Wirbelkammer (50) einmündet.
15. Kombination einer Wirbeldrosselvorrichtung (10) nach einem der
Ansprüche 1 bis 14 mit einem vorgeordneten Speichervolumen (82), welches mit der Wirbeldrosselvorrichtung (10) über den Flüssigkeitszulauf (80) in Flüssigkeitsüberleitungsverbindung steht.
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