DE19919290B4 - flap weir - Google Patents
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Abstract
Klappenwehr,
mit
1.1 einer im Wesentlichen horizontalen Schwelle (2),
1.2
zwei quer zur Schwelle (2) verlaufenden Seitenwänden (10), die
1.2.1 in
Längsrichtung
der Schwelle (2) einen Abstand aufweisen,
1.3 einer Klappe
(5), die
1.3.1 an der Schwelle (2) zwischen den beiden Seitenwänden (10)
um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert ist und
1.3.2
eine Schließstellung
und
1.3.3 eine Öffnungsstellung
aufweist, sowie mit
1.4 einer Druckfeder (8, 18), die
1.4.1
die Klappe (5) in ihre Schließstellung
beaufschlagt und
1.4.2 unterhalb der Klappe (5) angeordnet
ist, wobei
1.5 die Klappe (5) durch das Wasser gegen die Wirkung
der Feder (8, 18) reibungsarm bewegbar ist, und
1.6 die Feder
(8, 18) derart angeordnet ist, dass der wirksame Hebelarm während der
Bewegung der Klappe (5) aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung
auf einen Maximalwert ansteigt und dann wieder abnimmt.Klappewehr, with
1.1 a substantially horizontal threshold (2),
1.2 two transverse to the threshold (2) extending side walls (10), the
1.2.1 have a distance in the longitudinal direction of the threshold (2),
1.3 a flap (5), the
1.3.1 at the threshold (2) between the two side walls (10) is pivotally mounted about a horizontal axis, and
1.3.2 a closed position and
1.3.3 has an open position, and with
1.4 a compression spring (8, 18), the
1.4.1 the flap (5) acted upon in its closed position and
1.4.2 below the flap (5) is arranged, wherein
1.5 the flap (5) by the water against the action of the spring (8, 18) is low friction, and
1.6, the spring (8, 18) is arranged such that the effective lever arm during the movement of the flap (5) from the closed position to the open position increases to a maximum value and then decreases again.
Description
In Mischwasserkanalisationen werden Regenentlastungen verwendet, die bei Überschreiten eines definierten Wasserspiegels das überschüssige Wasser in das Gewässer abgeben. Die Entlastungen sind in vielen Fällen als feste Überfallschwellen ausgebildet.In Mixed water sewer systems are used rain relief, the when exceeding one defined water level, the excess water into the water submit. The reliefs are in many cases as solid raid thresholds educated.
Zur Verbesserung sind bereits Klappenwehre bekannt, die eine bessere Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Raumes ermöglichen.to Improvement are already known valve valves, which are better Exploitation of the available enable standing room.
Bei
einem bekannten Klappenwehr ist eine Klappe um eine horizontale
Achse schwenkbar angelenkt, wobei die Überlaufkante über ein
Seil, das über eine
Rolle geführt
ist, mit einem Gewicht verbunden ist. Das Gewicht dient dazu, die
Klappe auf-zurichten (
Ein ähnliches
Klappenwehr ist bekannt, bei dem die Klappe mit einem Schwimmer
in Verbindung steht, der von dem Wasser vor der Klappe beaufschlagt
wird (
Ebenfalls
bekannt ist es, anstelle einer verschwenkbaren Klappe eine Stauwand
zu verwenden, die in sich selbst verformt werden kann (
Bei
einer weiteren bekannten Vorrichtung zur Regelung einer Flüssigkeit,
insbesondere einer Wasserstandshöhe,
ist eine Klappe vorhanden, die in Schließposition unter einem Winkel
von etwa 30 Grad gegenüber
der Horizontalen verläuft.
Sie kann unter der Wirkung des sich stauenden Wassers gegen die
Wirkung einer Druckfeder in eine Öffnungsposition nach unten
verschwenkt werden. Als Freiheitsgrad für die Kennlinie steht nur die
Federkonstante der Feder zur Verfügung. Die Feder ist oberhalb der Überlaufkante
der Klappe angeordnet (
Weiterhin
ist ein Wehr mit einer Stauklappe bekannt, das als selbsttätigen hydraulischen
Antrieb ein an der Stauklappe angelenktes Kolbenzylinderaggregat
mit einer mechanischen Feder als Steuerelement aufweist (
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes ohne Fremdenergie auskommendes Klappenwehr zu schaffen, das eine flache Kennlinie, d.h. eine große Änderung des Überlaufstromes bei kleiner Änderung des Oberwasserstandes und eine möglichst geringe Hysterese aufweist.Of the Invention is based on the object, a simple design without Foreign energy coming out flap dam we create a flat Characteristic, i. a big change the overflow current with small change the upper water level and one as possible has low hysteresis.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Klappenwehr mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, deren Wortlaut ebenso wie der Wortlaut der Zusammenfassung durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird.to solution this task strikes the invention a flap weir with the features of claim 1 in front. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims whose Wording as well as the wording of the abstract by reference is made to the content of the description.
Die Klappe ist in Schließstellung so orientiert, dass sie eine Überlaufschwelle bildet. Wenn das Wasser ausreichend weit ansteigt, öffnet sich die Klappe infolge des Wasserdrucks gegen die Wirkung der Druckfeder. Sie bewegt sich dann bis in eine maximale Öffnungsstellung. Nach Absinken des Wasserspiegels stellt die Druckfeder die Klappe wieder in die Schließstellung zurück. Die Druckfeder ist unterhalb der Klappe angeordnet, so dass keine Übertragungsmechanismen wie Wellen, Rollen, Kurvenscheiben, Seile oder Zugstangen benötigt werden, die eine Störung in der Strömung des Wassers bedeuten würden. Beim Federmechanismus unmittelbar unter der Klappe werden die nicht unbeträchtlichen Kräfte spielfrei und reibungsarm auf kürzestem Weg geführt. Dadurch werden Reibung und Spiel minimiert, und die Klappe reagiert sehr feinfühlig und hysteresearm.The Flap is in closed position oriented so that they have an overflow threshold forms. When the water rises sufficiently, it opens the flap due to the water pressure against the action of the compression spring. It then moves to a maximum open position. After sinking the water level, the spring returns the valve in the closed position back. The compression spring is arranged below the flap, so that no transmission mechanisms as shafts, rollers, cams, ropes or tie rods are needed, the a disorder in the flow of the water. The spring mechanism immediately under the flap will not inconsiderable personnel free of play and friction by the shortest route guided. This minimizes friction and play, and the flap reacts very sensitive and hysteresis.
Im Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Klappe in ihrer Schließstellung einen Winkel von etwa 20 bis etwa 30 Grad mit der Vertikalen einschließt, und zwar in Öffnungsrichtung von der Vertikalen abweichend.in the Further development of the invention can be provided that the flap in its closed position one Includes angles of about 20 to about 30 degrees with the vertical, and although in the opening direction of Deviating from the vertical.
Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Klappe in ihrer Öffnungsstellung etwa horizontal verläuft.It may also be provided that the flap in its open position runs approximately horizontally.
Die Erfindung schlägt vor, dass der Schwenkwinkel der Klappe etwa 50 Grad betragen kann. Damit lässt sich der Rückhalteraum des Bauwerks optimal ausnützen.The Invention proposes suggest that the swing angle of the flap may be about 50 degrees. Leave it the retention room make optimal use of the building.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Druckfeder die Federcharakteristika einer Schraubenfeder aufweist. Schraubenfedern haben eine Charakteristik, die dem Hookschen Gesetz entspricht.According to the invention can be provided be that the compression spring, the spring characteristics of a coil spring having. Coil springs have a characteristic similar to the Hook's Law corresponds.
Zur Verwirklichung dieser Federeigenschaften kann erfindungsgemäß die Feder eine Schraubenfeder sein.to Realization of these spring properties can according to the invention, the spring be a coil spring.
In nochmaliger Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Schraubenfeder etwa senkrecht angeordnet ist.In Further development can be provided that the coil spring is arranged approximately vertically.
Die Erfindung schlägt vor, dass die Feder an der Klappe selbst angreift.The Invention proposes before that the spring acts on the flap itself.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Feder an der Klappe an einer Stelle angreift, deren Abstand von der Schwenkachse der Klappe deutlich kleiner ist als der Abstand zwischen der Schwenkachse und der Überlaufkante der Klappe. Auf diese Weise kann die Federcharakteristik der Feder besser zur Erreichung der flachen Kennlinie ausgenutzt werden.According to the invention it can be provided that the spring acts on the flap at a position whose distance from the pivot axis of the flap is significantly smaller than the distance between the flap Swivel axis and the overflow edge of the flap. In this way, the spring characteristic of the spring can be better utilized to achieve the flat characteristic.
Es kann vorgesehen sein, dass die Feder an der Klappe an einer Stelle eingreift, die von einer die Schwenkachse der Klappe mit der Überlaufkante der Klappe verbindenden Linie stromab entfernt ist.It can be provided that the spring on the flap at one point engages the one of the pivot axis of the flap with the overflow edge the flap connecting line is located downstream.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Feder an der Klappe und/oder einem Widerlager schwenkbar angelenkt und gegen Ausknicken gesichert ist. Die Feder kann also nach Art eines Federbeins ausgebildet sein, beispielsweise innerhalb teleskopartig geführter Rohre oder um Stangen herum angeordnet sein.According to the invention can be provided be that the spring on the flap and / or an abutment swivel hinged and secured against buckling. So the spring can be designed in the manner of a strut, for example, within a telescopic guided Be arranged pipes or around rods.
In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Angriffspunkt der Feder an der Klappe näher an einer senkrechten durch die Schwenkachse der Klappe gehenden Ebene angeordnet ist als das Gegenlager.In Further development of the invention can be provided that the point of application of the spring at the flap closer to a vertical through the pivot axis of the flap going plane is arranged as the Counter bearing.
Es ist aber ebenfalls möglich, dass dieser Angriffspunkt weiter von dieser senkrechten Ebene angeordnet wird als das Gegenlager. Durch die Vielzahl der möglichen Anordnungspunkte für das Gegenlager erhält die von der Erfindung vorgeschlagene Klappe einen weiteren Freiheitsgrad zur Bestimmung der Kennlinie.It but it is also possible that this point of attack is located further from this vertical plane is called the counter bearing. Due to the multitude of possible Arrangement points for receives the counter bearing the proposed by the invention flap another degree of freedom for determining the characteristic.
Anstelle einer gelenkigen Anbringung des Endes der Feder kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Feder im Bereich ihres jeweiligen Endes mit der Klappe und/oder dem Gegenlager starr bzw. momentensteif verbunden ist.Instead of An articulated attachment of the end of the spring may also be provided be that the spring in the area of its respective end with the flap and / or the anvil is rigidly connected or torque-rigid.
Wenn die Feder im Bereich ihrer beiden Enden starr mit dem jeweiligen Element verbunden ist, so kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Enden der Feder in der Öffnungsstellung der Klappe in parallelen Ebenen liegen.If the spring in the region of its two ends rigid with the respective Element is connected, it can be inventively provided that the ends the spring in the open position the flap lie in parallel planes.
Die Erfindung schlägt vor, dass die Feder derart angeordnet werden kann, dass sich die Orientierung einer ihre Angriffspunkte verbindenden Linie während der Bewegung der Klappe ändert.The Invention proposes before that the spring can be arranged so that the Orientation of a line connecting their points of attack during the Movement of the flap changes.
Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Feder derart angeordnet wird, dass der wirksame Hebelarm und/oder das Rückstellmoment während der Bewegung der Klappe erst auf einen Maximalwert ansteigt und dann wieder absinkt. Damit wird es möglich, bei weiterem Öffnen der Klappe die nachlassende Wasserlast sehr fein zu kompensieren.It may also be provided that the spring arranged such that is the effective lever arm and / or the restoring moment during the movement the flap first rises to a maximum value and then drops again. This will make it possible on further opening the flap to compensate for the decreasing water load very finely.
Die Klappe nach der Erfindung kann auch als Rückstauklappe verwendet werden. Hierzu kann dann ein Anschlag vorgesehen werden, gegen den sich die Klappe bei Rückstau vom Unterwasser dicht anlehnt.The Flap according to the invention can also be used as a backflow flap. For this purpose, a stop can be provided against which the flap in backwater from the underwater closely leaning.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:Further Features, Details and Benefits The invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment the invention and with reference to the drawing. Hereby show:
Die
Klappe
Im
oberen Bereich der Träger
Die
Klappe
Die
Seitenwände
Verbindet
man die Welle
Bei
der Ausführungsform
der
Bei
der Ausführungsform
nach
Das
gegenüberliegende
obere Ende
Bei der von der Erfindung vorgeschlagenen Klappe handelt es sich um eine überströmte Klappe, die, solange sie nicht eingestaut ist, sich in einer vorgespanntem Ruhestellung befindet. Wenn der Entlastungswasserspiegel erreicht wird, bewirken die hydrostatischen Kräfte des Wassers, dass sich die Klappe nach unten zu neigen beginnt. Die angreifenden dynamischen Kräfte und die Rückstellkraft des Federmechanismus führen zu einem neuen Gleichgewicht.at the flap proposed by the invention is an overflowed flap that, as long as she is not jammed, in a biased rest position located. When the discharge water level is reached, effect the hydrostatic forces of water, that the flap begins to tilt downwards. The attacking dynamic forces and the restoring force lead the spring mechanism to a new equilibrium.
Steigt der Wasserstand dann noch geringfügig weiter an, neigt sich die Klappe weiter nach unten und vergrößert die durchströmte Fläche. Die Abflusskennlinie ist in diesem Zustand nahezu waagerecht.Increases the water level then still slightly on, tends to Fold down and increase the area flowed through. The Outflow characteristic is almost horizontal in this state.
Bei Volllast liegt die Klappe auf einem mechanischen Anschlag auf.at Full load the flap rests on a mechanical stop.
Bei sinkendem Abfluss nimmt die Überfallhöhe geringfügig ab, und die Kräfte auf die Klappe lassen nach. Dadurch bewegt sich die Klappe wieder nach und nach in ihre Ruhelage zurück.at falling runoff slightly decreases the headroom, and the forces let the flap down. As a result, the flap moves back to and back to their rest position.
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