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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regulierung der Durchflussmenge
einer Aus- bzw. Zulauföffnung eines Ausgleichsbehälters
für Flüssigkeiten, vorzugsweise für Regenrückhaltebecken. Vorrichtungen
dieser Art werden insbesondere für die Regulierung des
Wasserzulaufs von Kläranlagen, insbesondere bei starken
Regenfällen benötigt, um eine Überlastung
der Kläranlagen zu verhindern.
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Vorrichtungen
dieser Art sind bereits bekannt. So beschriebt die
EP 0 503 209 A1 eine Regelvorrichtung
zur Veränderung des Durchflussquerschnitts der Auslauföffnung
eines Ausgleichsbehälters, insbesondere eines Regenrückhaltebeckens.
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Danach
ist ein über einer Auslauföffnung führbarer
Drosselschieber über eine Schieberstange, ein Joch und
eine Betätigungsstange mit einem Ende eines Scherengetriebes
verbunden, welches andererseits mit einer Membran verbunden ist.
Die Membran befindet sich in einem durch eine vordere Behälterwand
gebildeten, lediglich an der Unterseite offenen gasgefüllten
Druckraum, in dem sich der Flüssigkeitsspiegel in Abhängigkeit
von dem durch den der Höhe des Flüssigkeitsspiegels
im Behälter entsprechenden Druck bestimmten Volumen des
eingeschlossenen Gases einstellt. Bei steigenden Wasserspiegel wird
die Membran unmittelbar durch den hydrostatischen Wasserdruck beaufschlagt;
er führt zu einer Horizontalverschiebung der Membran mit
an ihr zur Versteifung angeordneten Druckplatte, dies führt zu
einem Zusammendrücken des Scherengetriebes mit einer nach
unten gerichteten Vertikalbewegung der Enden der unteren Scherenarme.
Diese Vertikalverschiebung führt durch weitere kraftübertragende Maßnahmen
zu einer unmittelbaren Schließbewegung des Drosselschiebers.
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Diese
Vorrichtung hat den Vorteil, dass mit steigendem Wasserspiegel die
Kraft zur Betätigung des Drosselschiebers anwächst.
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Sie
hat jedoch auch den Nachteil, dass der durch eine Membran gebildete
Druckraum zur Übertragung des komprimierten Luftdrucks
als Referenzdruck für den Wasserstand und die damit verbundene
Regulierung des Drosselschiebers nach unten offen ist und somit
bei einem rasch anwachsenden Wasserspiegel, auch das Wasser im Druckraum
ansteigen und als hydrostatischer Druck auf die Membran wirken kann.
Somit wirken zwei unterschiedliche Druckübertragungsmedien
auf die Membran, welche unterschiedliche Kraftaufnahmemomente aufweisen, welche
die Membran mit nur zum Teil mit einer Druckplatte verstärkend
ausgebildet, auf diese Medien ausübt. Dass durch die Membran
gebildete System einer Kraftübertragung ist sehr sensibel
und die Kraft der beiden unterschiedlichen Druckübertragungsmedien
(Gas, Wasser) führen unweigerlich bei einer Beaufschlagung
zu einer ungleichmäßigen Druckbeaufschlagung bzw.
zu einem ungleichmäßigen Druckwiderstand der Membran,
was zu einer Fehlstellung des Scherengetriebes führen kann.
Ebenso ist der Raum für das Ansteigen des Wassers in den
Druckraum relativ gering, so dass größere Verschmutzungsteile
im Wasser zu einem wenigstens teilweisen Blockieren der Zulauföffnung
des Druckraums führen und so der Referenzdruck im Druckraum
nicht äquivalent aufgebaut werden kann. Ebenso besteht keine
Möglichkeit eine entstandene Verstopfung durch Schmutzpartikel
automatische aufzulösen.
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Es
ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine technische Lösung
zu schaffen, mit deren Hilfe die Nachteile des Standes der Technik überwunden
werden können. Die Lösung soll sich des weiteren
durch einen geringen Platzbedarf und eine wartungs- und störungsfreie
Funktionsweise auszeichnen. Ebenso besteht die Aufgabe darin, ein
auf den jeweiligen Einsatzfall in seiner Regelung einstellbare Vorrichtung zu
schaffen, die dem Bedarf entsprechend die Zu- und Ablaufgrößen
bei bestimmten Stauhöhen gerecht wird.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst,
wobei die vorteilhaften Ausgestaltungen in den Unteransprüchen
beschrieben sind. Danach besteht die Vorrichtung zur Regulierung
der Durchflussmenge einer Aus- bzw. Zulauföffnung eines
Ausgleichsbehälters für Flüssigkeiten, vorzugsweise
für Regenrückhaltebecken, aus einem am Zufluss-
bzw. Abflussrohr zum Ausgleichsbehälter angeordneten und
in dieses teilweise integrierten in sich geschlossenen Drosselbehälter,
einer im Drosselbehälter angeordneten und den Zu- bzw. Auslauf
regulierend verstellbaren Einlauf- und Auslaufblende und einem durch
den Wasserdruck agierenden Verstellmechanismus, wobei eine den Wasserdruck
aufnehmende Druckplatte über einem und diesen nach oben
zum Druckraum begrenzenden Referenzstauraum für die zu
regulierende Flüssigkeitsmenge angeordnet ist.
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Dabei
ist der Referenzstauraum im Drosselbehälter zwischen Druckplatte
einerseits und oberhalb des Zu- bzw. Abflussrohrs im Bereich zwischen Einlauf-
und Auslaufblende angeordnet.
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Oberhalb
der Druckplatte ist ein federverstärkter Druckmembranbalg
angeordnet, wobei die zur Druckregulierung des Druckmembranbalges
angeordnete Feder oberhalb des Druckmembranbalges sowie gleichzeitig
in Verbindung stehend mit der Druckplatte angeordnet ist. Als Verstellmechanismus dient
ein sowohl mit der Ein- als auch mit der Auslaufblende sowie mit
der Druckfeder kraftübertragend in Verbindung stehendes
Kegelradgetriebe mit Rutschkupplung, welches innerhalb des Drosselbehälters angeordnet
ist.
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Das
Kegelradgetriebe ist mittels Spiralstangen sowohl an der Einlaufblende
als an der Auslaufblende kraftschlüssig und kraftübertragend
angeordnet. Der im Referenzstauraum gebildete Wasserdruck überträgt
seine Kraft auf die den Referenzstauraum nach oben anschließenden
und mit einer von außen einstellbaren Federkraft beaufschlagten Druckplatte über
einen in einem Behälter angeordneten federkraftverstärkten
Druckmembranbalg und eine zwischengeschaltete Rutschkupplung auf
das Kegelradgetriebe. Bei der den Druckmembranbalg verstärkenden
Feder handelt es sich um eine Spiralfeder, welche die Kraftbeaufschlagung
des Druckmembranbalges in eine Drehbewegung umwandelt und auf das
erste Kegelrad des Kegelradgetriebes überträgt.
Diese Kegelradgetriebe übertragt die Kraftbeaufschlagung
auf die beiden mit jeweils der Einlaufblende und der Auslaufblende
in kraftübertragenden Kontakt stehenden Spindelstangen
und lässt diese die jeweils entgegengesetzt gerichtete
Drehbewegung ausüben. Eine jeweils auf den Spindelstangen
angeordnete Mutter, welche jeweils fest mit der Einlauf- bzw. Auslaufblende
verbunden ist, wird die Drehbewegung in eine Vertikalbewegung umgewandelt
und auf die Blenden übertragen, wobei die eine dabei geöffnet
und die andere entsprechend geschlossen wird, je nach dem, welche
Drehrichtung von dem ersten kraftbeaufschlagte Kegelrad des Kegelradgetriebe
durchgeführt wird.
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Um
die Einstellung des Zu- bzw. Abflusses Voreinstellen und Regulieren
zu können, ist vorzugsweise ein außerhalb des
Drosselbehälters und von außen betätigbares
und mit der die Druckplatte beaufschlagenden Druckfeder in Verbindung
stehendes Stellglied angeordnet ist. So besteht die Möglichkeit, nach
Installation der Vorrichtung vor oder hinter der Schachtwand des
Wasserbeckens, eine Referenzfederkraft als äquivalente
Größe für Wasserstauhöhen einzustellen
und auf das jeweils einsatzfallbedingt benötigte Öffnen
und Schließen der Blenden abstimmen zu können.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung ist dadurch gegeben,
dass die Druckfeder und die Rutschkupplung zueinander kraftübertragend
in Eingriff stehen, wobei beide dazu oberhalb des Druckmembranbalges
angeordnet sind. Die Rutschkupplung dient im Versatzfall der Auslaufblende
zur Komplettöffnung dieser und der damit automatischen
Versatzbeseitigung innerhalb der Vorrichtung. Mit der Einstellung
der Druckfeder wird gleichzeitig der Widerstand der Rutschkupplung
eingestellt, wodurch diese wie ein Druckminderventil fungiert.
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Wird
durch einen ansteigenden Wasserdruck der Wasserdruck im Referenzstauraum
aufgebaut, erfolgt die bereits beschriebene Kraftübertragung
auf das Kegelradgetriebe, welches dafür sorgt, dass die Auslaufblende
geöffnet und im gleichen Maß die Einlaufblende
geschlossen wird.
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Entsprechend
umgekehrt reagiert das System bei Abfall des Wasserdrucks im Referenzstauraum.
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Bei
der Verlegung der Auslaufblende mit Grobstoffen im Wasser steigt
der Wasserdruck im Referenzstauraum über den durch die
Druckfeder voreingestellten Referenzdruck an, dadurch reagiert die
Rutschkupplung und die Auslaufblende wird sofort über das
Kegelradgetriebe geöffnet und die Einlaufblende wird geschlossen.
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Ist
die Einlaufblende verstopft, fällt der Druck im Referenzstauraum
ab und die Blende wird über das Kegelradgetriebe geöffnet.
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Der
anliegende Wasserdruck vor der Blende spült dies automatisch
frei.
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Mit
dieser Vorrichtung wurde durch die Möglichkeit der Kraftvoreinstellung
auf die Druckplatte und die Rutschkupplung eine von Stauhöhen
unabhängige Lösung zur Regulierung der Zu- und
des Ablaufes eines zum Beispiel Regenwasserrückhaltebeckens
geschaffen, welches als ein geschlossenes System arbeitend, sich
durch einen sehr geringen Platzbedarf auszeichnet. Durch den Mechanismus der
selbstregulierenden Verlegungsbeseitigung arbeitet die Vorrichtung
ohne größere Störungen und durch die
geschlossene Bauweise kann die Vorrichtung mit einem geringen Wartungsaufwand
betrieben werden.
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Die
Erfindung soll nachstehend durch ein Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden.
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In
der beigefügten Zeichnung zeigen:
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1:
einen schematischen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Regulierung der Durchflussmenge einer Aus- bzw.
Zulauföffnung eines Ausgleichsbehälters für
Flüssigkeiten.
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Ausführungsbeispiel:
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Gemäß der 1 besteht
eine Vorrichtung zur Regulierung der Durchflussmenge einer Aus- bzw.
Zulauföffnung eines Ausgleichsbehälters für Flüssigkeiten,
hier insbesondere für die Regulierung des Zu- und Ablaufs
eines Regenrückhaltebecken einer Kläranlage aus
einem am Zuflussrohr 1 bzw. Abflussrohr 2 zum
Ausgleichsbehälter 3 angeordneten und in dieses
teilweise integrierten in sich geschlossenen Drosselbehälter 4,
einer im Drosselbehälter 4 angeordneten und den
Zu- bzw. Auslauf regulierenden verstellbaren Einlaufblende 5 und
Auslaufblende 6 und einem durch den Wasserdruck agierenden
Verstellmechanismus. Die den Wasserdruck aufnehmende Druckplatte 7 ist
so angeordnet, dass sie den Referenzstauraum 8 nach oben
begrenzt. Der Referenzstauraum 8 demzufolge im Drosselbehälter 4 zwischen
Druckplatte 7 einerseits und oberhalb des Zu- bzw. Abflussrohrs 1, 2 im Bereich
zwischen Einlauf- und Auslaufblende 5, 6 so angeordnet,
dass ein Zulauf über das Verbindungsrohr zwischen Einlauf- und
Auslaufblende 5, 6 möglich ist. Ein konischer Übergang
zwischen der Zulaufmöglichkeit bis zur Druckplatte 7 sorgt
für einen allmählichen Anstieg des Wasserstandes
im Referenzstauraum.
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Zur
Kraftunterstützung der Druckplatte 7 ist oberhalb
dieser ein federverstärkter Druckmembranbalg 9 angeordnet.
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Eine
zur Druckregulierung des Druckmembranbalges 9 angeordnete
Druckfeder 10 ist oberhalb des Druckmembranbalges 9 und
mit der Druckplatte 7 in Verbindung stehend angeordnet.
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Die
Druckfeder 10 ist über ein von Außen
betätigbares Stellglied 14 in bezug auf ihre Federkraft einstellbar.
Somit ist der Kraftwiderstand der Druckplatte 7 gegen den
Wasserdruck im Referenzstauraum 8 voreinstellbar. Als Verstellmechanismus
der Einlaufblende 5 als auch der Auslaufblende 6 dient ein
mit der Druckfeder 10 kraftübertragend in Verbindung
stehendes Kegelradgetriebe 11, welches außerdem
mit der Rutschkupplung 12 innerhalb des Drosselbehälters
kraftübertragend in Verbindung steht.
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Dabei
steht das außerhalb des Drosselbehälters 4 und
von außen betätigbare und krafteinstellende Stellglied 14 nicht
nur mit der Druckfeder 10 sondern auch mit der Rutschkupplung 12 krafteinstellend
in Verbindung. Die Druckfeder 10 und die Rutschkupplung 12 sind
so oberhalb des Druckmembranbalges 9 angeordnet, dass sie
zueinander kraftübertragend in Eingriff stehen.
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Das
Kegelradgetriebe 11 ist mittels angeordneten Spindestangen 13 auf
denen jeweils eine Mutter geführt wird, die wiederum jeweils
mit der Einlaufblende 5 bzw. mit der Einlaufblende 6 kraftschlüssig verbunden
sind, mit diesen Blenden 5 und 6 kraftübertragend
verbunden.
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Bei
zunehmenden Wasserstand im Referenzdruckraum 8 und der
damit verbundenen Druckausübung auf die Druckplatte 7 wird
der Druckmembranbalg zusammen gedrückt und damit auch die Druckfeder 10,
welche die dadurch bewirkende Drehbewegung auf das erste Kegelrad
des Kegelradgetriebes 11 überträgt. Die
Richtung der Drehbewegung wird auf die beidseitig identisch angeordneten Übertragungsmechanismen
des Kegelradgetriebes auf die mit der Ein- bzw. Auslaufblende 5, 6 in
Verbindung stehenden Spindelstangen 13 übertragen
und es erfolgt ein Anheben der Auslaufblende 6 und ein gleichzeitiges
Absenken der Einlaufblende 5. Sollte der Wasserdruck im
Referenzstauraum 8 an der Druckplatte 7 über
das über die Druckfeder 10 voreingestellte Maß hinaus
wirken, beispielsweise bei einem Verlegen der Auslauföffnung,
erfolgt mittels der im Kegelradgetriebe 11 angeordneten
Rutschkupplung 12 eine sofortige Öffnung der Auslaufblende.
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Damit
kann das Wasser ungehindert den Druck auf das Auslaufrohr ausüben
und der Versatz der Öffnung, beispielsweise durch Grobstoffe
im Wasser, wird selbsttätig beseitigt.
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- 1
- Zuflussrohr
- 2
- Abflussrohr
- 3
- Ausgleichsbehälter
- 4
- Drosselbehälter
- 5
- Einlaufblende
- 6
- Auslaufblende
- 7
- Druckplatte
- 8
- Referenzstauraum
- 9
- Druckmembranbalg
- 10
- Druckfeder
- 11
- Kegelradgetriebe
- 12
- Rutschkupplung
- 13
- Spindelstange
- 14
- Stellglied
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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