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Abflussregulatoren
Der optimale Abflussegulator

Die optimale Durchflussregelung erfolgt, wenn die Durchflussmenge unabhängig vom Wasserstand, also unabhängig von der anstehenden Wasserhöhe gleichbleibend ist. Wird die Stauhöhe „H" vor dem Regulator als Funktion der Durchflussmenge „Q" abgebildet, ergibt sich die Kennlinie des Regulators (Abb. 1).  (H und Q sind in Abb. 2 gezeigt).  Die optimale, senkrechte Kennlinie ist aus Abb. 1 ersichtlich.

Die Kennlinie der Mosbaek Regulatoren liegt möglichst dicht an der optimalen Kennlinie. Die Werte für Stauhöhe und Durchflussmenge bilden durch Berechnungsmodelle die Grundlage für die Auslegung und Festlegung der geregelten Abflussmenge und der Wahl des Regulators.

 

 




Abb. 1
H= Höhe Wassersäule in m
Q= Durchflussmenge in L/s

Projektbezogene Auslegung

Die Mosbaek Produktpalette deckt fast jeden Regelungsbedarf. Das Design und die Auslegung werden dem spezifischen Bedarf an einer konstanten Durchflussmenge „Q" und der maximalen Einstauhöhe „H" individuell angepasst. Hierdurch wird eine möglichst steile Kennlinie erreicht .

Die Regelung ist viel besser als bei anderen bekannten Regelungslösungen – z.B. Drosselleitung oder Blende.




Abb. 2 Niedrige Wasserspiegel

So funktionert der Abflussregulator

Wenn die normale, kleine Wassermenge – die Trockenwettermenge – in die Abflussleitung fließt, bleibt der Wasserspiegel unter dem oberen Teil der Einlauföffnung des Regulators und das Wasser wird nicht gebremst (Abb.2).

 

Wenn es zu regnen anfängt, erhöht sich die Zuflussmenge – das Wasser steigt vor dem Regulator – und wenn das Wasser den oberen Teil der Einlauföffnung erreicht, sich aber noch unter dem oberen Teil der Regulatorkammer befindet – wird in der Kammer Luft eingeschlossen und der Durchgangsquerschnitt des Wassers wird sich verringern.  Der erhöhte Widerstand reduziert die Wassermenge, die durch den Regulator fließen kann (Abb.3).



Abb. 3 Mittelere Wasserspiegel

Wenn der Wasserspiegel über den oberen Teil des Regulators steigt, wird der anstehende Wasserdruck vor dem Regulator eine spiralförmige Rotation des Wassers in seinem Inneren bewirken. Die Luft nimmt einen Teil der Querschnittsfläche des Auslaufes auf und das Wasser wirbelt schneller gegen den Auslauf der Regulatorspitze. Daraus ergibt sich beim Auslauf einen grossen Energieverlust und – wie beabsichtigt – ein passender Widerstand gegen den Durchfluss (Abb.4).

Bei abnehmendem Regen wird sich die Zuflussmenge reduzieren. Der Wasserspiegel im Schacht und im höher gelegenen Leitungssystem wird nach und nach bis unter den oberen Teil des Regulators fallen. Mit dem abnehmenden Druck kollabiert der Wirbel. Er wird durch Luft ersetzt, die verzögert in den Regulator gesaugt wird, der deshalb erst seine Funktion normalisiert, wenn sich der Wasserspiegel ein wenig unter dem Niveau befindet, das beim Anfang der Bildung des bremsenden Wirbels vorhanden war.



Abb. 4 Höhere Wasserspiegel

Der Kollaps des Wirbels bewirkt eine plötzliche Erhöhung der Durchflussmenge durch den Regulator, wodurch eventuelle Ablagerungen mitgerissen werden. Siehe die typische „Schwelle" der Kennlinie in Abb. 5.

Diese Funktion tritt immer zum fast gleichen Zeitpunkt ein, unabhängig davon, ob der Wasserspiegel im Einlauf steigend oder fallend ist.

 

Ergänzende Regulatortypen

 

In einigen Fällen ist der Einsatz des Mosbaek Wirbelabflussregulators zweckmäßiger, und zwar dort, wo es sich um kleine Wassermengen handelt.



Abb. 5 Beispiel einer Kennlinie

Der Durchgangsquerschnitt des Zyklon-Abflussregulators ist kleiner als beim Wirbelabflussregulator, wodurch Verstopfungsprobleme entstehen können.  In solchen Fällen ist der Wirbelabflussregulator mit einer größeren Durchgangsöffnung zweckmäßiger.  Es gibt zwei Haupttypen: Eine horizontale Version für Abwasser und eine vertikale Version für Regenwasser.  Das Design der Wirbelabflussregulatoren unterscheidet sich von den Zyklon-Abflussregulatoren - die Funktion ist jedoch grundsätzlich die gleiche.

Die Einzel- und Doppelblendenregulatoren sind weitere Mosbaek-Designs, die bei besonders grossen Wassermengen eine zweckmäßige Alternative darstellen.



Abb. 6

 

Einzel- und Doppelblenden-Regulatoren kommen immer dort zum Einsatz, wo die Kammer des Wirbelabflussregulators für die meisten Schächten zu groß wäre – sein Durchmesser liegt oft über 1,5 m.  Die Einzel- oder Doppelblendenregulatoren nehmen in diesem Fall weniger Platz auf.  Das Diagramm in Abb. 6 zeigt die „Q"- und „H"-Kombinationen, für welche die verschiedenen Regulatortypen eingesetzt werden.

Die Blendenregulatoren haben senkrechte Platten vor dem Auslaufloch des Schachtes, die durch Absperren eines Teils des Auslaufloches mit Hilfe einer Blende Widerstand leisten. Bei der Doppelblende wird das Wasser außerdem auf seinem Weg über der vorderen Blende gebremst, wenn der Wasserspiegel im Schacht ausreichend hoch ist

.

 

Eksempel

Der Regulator-Schacht hat zwei Kammern, getrennt durch eine Mauer mit Überlaufkante. Im Mauerfuss ist ein Regulator montiert, der so lange die Durchflussmenge reguliert, bis im Extremfall der erste Kammer durch die Überlaufkante entlastet wird.



Abb. 7 Mosbaek Regulatoren



Abb. 8 Rückhaltebecken

Die eingeleiteten Wassermengen von Regenwasserbecken verursachen oftmals die größten Schäden weiter stromabwärts.  Die Regelung sorgt für die erforderliche Verzögerung eines plötzlichen, kräftigen Zuflusses, kann diesen – je nach Fassungsvermögen des Rückhaltebeckens - sogar oft ganz verhindern.

Begriffsdefinition
Nieder schlag  
Regen, Schneeregen, Naßschnee und Hagel 
Stromaufwärts 
Richtung gegen Strömung 
Stromabwärts  
Richtung mit der Strömung 
Wassermenge 
Durchströmung, Q (siehe Abb.8) 
Stauhöhe  
Druck, Einstauung, H (siehe Abb.8) 

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