DE102006047677A1

DE102006047677A1 - Substratgefüllter (Geo-) kunststoffgitterschlauch Verfahren zur Herstellung des substratgefüllten (Geo-) kunststoffgitterschlauches Verfahren zur Schüttbefüllung des (Geo-) kunststoffgitterschlauches Verfahren zur Horizontalbefüllung des (Geo-) kunststoffgitterschlauches

Info

Publication number: DE102006047677A1
Application number: DE102006047677A
Authority: DE
Inventors: Claudia Katrin Wilcke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2006-10-06
Publication date: 2008-04-30

Abstract

Die Erfindung umfasst den substratgefüllten (Geo-)Kunststoffgitterschlauch einschließlich zweier Herstellungsverfahren - entwickelt für Kunststoffe, die auf Grund ihrer Dichte unterschiedlich zu verarbeiten sind, und die Schütt- sowie die Horizontalbefüllung. Der substratgefüllte (Geo-)Kunststoffgitterschlauch ist vornehmlich dazu entwickelt, die Wanderung von Evertebraten/Wasserinsekten in Fließgewässern mit befestigter Sohle zu unterstützen. Grobschotter- wie Steinschüttungen weisen kaum größengerechte Nischen zur Wanderung auf, die Turbulenzen in den Steinzwischenräumen wirken besiedelungsfeinlich. Betongitter o. ä. befestigte Sohlen weisen eine deutlich verringerte Nischenzahl auf, natürlicher Bewuchs fehlt. Evertebraten, die wichtige Funktionen innerhalb des Fließgewässers einnehmen und die Nahrungsgrundlage für Fische, Vögel etc. darstellen, werden in ihrer Wanderung behindert. Durch den mit geologischem und biogenem Material gefüllten (Geo-)Gitterschlauch, der eine dreidimensional strukturierte Oberfläche aufweist, können Wasserinsekten in den Schlauch einwandern und so befestigte oder schnell strömende Gewässerabschnitte (Sohlübergänge, Fischaufstiegsanlagen technischer Bauen weiterhin der leistungsschwächeren Ichthyofauna und Jungfischen einen optimalen Strömungsschatten innerhalb dieser kritischen Gewässerstrecken.

Description

1. Themengebiet
Der mit einer Mischung aus geologischem und biologischem Substrat (Kies, Steinchen, Steine, Totholz, Moos, Borke, Zapfen, Tonkügelchen etc.) gefüllte (Geo-)kunststoffgitterschlauch mit dreidimensional gestalteter Struktur wird insbesondere für die ökologische Sanierung von (Fließ-)gewässern, d. h. im Wasserbau, eingesetzt.
Über die Unterstützung der Evertebraten- bzw. Wasserinsekten- und Jungfischwanderung auf befestigten Sohlen (= Hauptanwendungsgebiet) hinaus kann der substratgefüllte Geogitterschlauch z. B. auch zur Anlage künstlicher Muschelbänke sowie zur Freiborderhöhung genutzt werden.
2. Stand der Technik
Zur Unterstützung der Wanderung von Evertebraten/aquatischen Insekten (und Jungfischen) in befestigten Fließgewässerabschnitten (Sohlübergänge, -rampen, Brückendurchlässe, technische Bauweisen von Fischaufstiegsanlagen u. dgl.) sind in der Literatur und im Internet bislang keine speziellen Konstruktionen beschrieben worden.
Lediglich einige dicke ca. 1 m lange Baumabschnitte wurden z. B. am Kraaker Mühlbach (bei Kraak/Rastow, Nähe der A 24) in schnell fließende Gewässerabschnitte (Sohlübergänge) im Rahmen einer ökologischen Sanierung des Gewässers verbracht.
Geotextilschläuche werden im Erdbau zur Vertikaldränung benutzt. Sie bestehen aus einem hochfesten Filtergewebe und sind für Evertebraten nicht durchlässig. Auch die sog. „Megatubes", sandgefüllte Geogewebeschläuche von mehreren Metern Durchmesser, die im Wasserbau zur konstruktiven Ausbildung von überströmbaren Erddämmen (Deiche) eingesetzt werden, sind für Wirbellose nicht passierbar. Für beide Schlauchvarianten gilt weiterhin, dass ihre glatte Oberfläche bei Überströmung mit Wasser die Haftung aquatischer Insekten nicht unterstützt. Und auch die Füllung, bei der Vertikaldränung Steine, Kies oder Splitt der Körnung 8/16 mm und bei den Megatuben Sand, ist auf Grund der jeweils gleichen Korngrößen für die Wanderung von Evertebraten (Trichopteren etc.) nicht geeignet. Fazit:
Das entscheidende Merkmal, das mögliche Eindringen der Evertebraten in die Schlauchstruktur und anschließend in die Hohlräume des Füllmaterials ist nicht gegeben. Die erwähnten Geogewebeschläuche sind nicht für die Evertebratenwanderung entwickelt und lassen sich auch nicht dafür nutzen.
3. Problem
Befestigte Sohlen, wie sie u. a. bei Sohlübergängen/-rampen in Fließgewässern, in Brückenbereichen und technischen Fischaufstiegsanlagen vorkommen, in Verbindung mit im Vergleich zum normalen Abfluss erhöhten Fließgeschwindigkeiten (z. T. sogar starken Strömungen oder Wirbelbildungen) beeinträchtigen bzw. verhindern die Stromaufwärtswanderung von aquatisch lebenden Evertebraten als auch leistungsschwächeren Jungfischen. Die Anzahl von Nischen, Hohlräumen für die Fortbewegung der Wirbellosen und das Auffinden von Nahrung, ist deutlich verringert.
Die Evertebraten stellen jedoch die Nahrungsgrundlage für Fische, Rundmäuler sowie am Gewässer lebende Vögel und Kriechtiere dar. Zudem besitzen sie wichtige ökologische Funktionen bei der Ausbildung und Aufrechterhaltung des Fließgewässerkontinuums eines Flusses bzw. Baches.
Oberhalb der veränderten Gewässerabschnitte finden sich oft nur Wirbellosen- bzw. Insektenarten, die entweder flugfähige Entwicklungsstadien ausbilden oder an schnell fließende Gewässer angepasst sind. Die dadurch bedingte Selektion führt ihrerseits wiederum zur Selektion bei den Fischen, die z. T. auf spezielle Wirbellose als Nahrung angewiesen sind.
Die erwähnten Baumstücke bilden in den genannten Gewässerabschnitten keine durchgängigen Leitwerke für die Evertebraten und sind, da nur sporadisch vorhanden, auch kaum für diese aufzufinden. Zudem ist die Oberfläche, nachdem sich die Borke abgelöst hat, glatt und bietet den Tieren wenig Halt. Nischen für die Fortbewegung fehlen gänzlich. Lediglich Jungfische dienen die Stücke als Strömungsschatten.
4. Lösung einschließlich erreichter Vorteile
Kann im Rahmen einer ökologischen Sanierung der durch eine befestigte Sohle (10) und schnelle Fließgeschwindigkeiten gekennzeichnete Flussabschnitt nicht verändert werden, da z. B. angrenzende Bebauung oder ein bestehen bleibendes Wehr dies unmöglich machen, dient der entwickelte Schlauch der Aufwärtswanderung der Evertebraten.
Über die Ausbildung der geteilten bzw. gefächerten unteren Schlauchenden ((3), (4), (6)) finden die aquatischen Insekten einen guten Zugang zum Wanderschlauch – dies sowohl wenn sie sich auf dem Gewässerboden fortbewegen als auch beim Schwimmen im Wasser. Wie ausladend das Schlauchende gestaltet wird, hängt von der Gewässerbreite und der Anzahl der parallelverlaufenden Schläuche ab. Die Schläuche nehmen dabei im Unterwasser des betreffenden Gewässerabschnittes ihren Anfang vor und im unmittelbaren Übergangsbereich zwischen Normalabfluss ohne Sohlbefestigung und schnellfließender und/oder befestigter Strecke. Einige Meter oberhalb der betroffenen Fließstrecke enden dann die Schläuche. Da die betroffenen Strecken oft 80 m oder mehr lang sein können, werden über diese Distanz mehrere aneinanderfolgende und an den Enden teils überlappende Schläuche (7) ins Gewässer eingesetzt, um ein kontinuierliches Leitwerk zu bilden. Dabei sind die geteilten Schlauchenden zum Unterwasser hin auszurichten.
Die strukturierte (dreidimensionale) Oberfläche (3, 4, 9, 10) des Schlauches bricht zum Einen die glatte Strömung, die ansonsten über die Steine führt, und bewirkt Mikroverwirbellungen, zum Anderen können die Insekten in die Schlauchstruktur einwandern und sich an den Filamenten wesentlich besser bzw. überhaupt erst halten. Die Filamente ahmen in diesem Sinne Wurzelstrukturen nach. Auf diese Weise können die Evertebraten sowohl in dieser Schlauchstruktur aufwärts (8) wandern, sie können aber auch weiter ins Schlauchinnere vordringen und ihre Wanderung in den Hohlräumen (Nischen) zwischen Steinchen, Steinen, Kies, Holz, Zapfen, Moosen etc. fortsetzen. In diesem kompakten Schlauchinhalt finden sie dann zudem auch ihre Nahrung-Phyto- und Zooplankton sowie einwachsende Wurzeln und Pflanzenteile.
Der Schlauch selbst dient dabei nicht nur dem Eindringen und dem Aufenthalt der Wirbellosen, er hält die Steinchen, Holzstücke etc. am Ort, die auf Grund ihrer geringen Schleppspannung oder ihrer Schwimmfähigkeit (Holz) ansonsten von der Strömung mitgerissen werden würden. Er besitzt dementsprechend eine erosionsschützende Funktion.
Für Fische, insbesondere leistungsschwächere Arten oder Jungtiere, stellt der geschwungen verlegte Geogitterschlauch darüber hinaus einen optimalen Strömungsschatten dar.
Und verlegt man die Schläuche innerhalb von technischen Fischaufstiegsanlagen, so z. B. im Schlitzpass, dienen sie nicht nur der Wanderung von Evertebraten und als Strömungsschatten; besser als durch die Anordnung einzelner großer Steine können durch sie Strömungen innerhalb der Anlage beeinflusst und gelenkt werden, so dass der Fischaufstieg optimiert wird. (Derzeit erzielen viele technische Fischaufstiegsanlagen nur unbefriedigende Ergebnisse.)
Weitere Ausgestaltung der Erfindung
Der Schlauch besteht aus einem dreidimensional strukturierten (Geo-)kunststoffgitter (3, 4, 9, 10). Je nach Durchmesser muss dieses Gitter unterschiedlichen Kräften, durch die Füllung und Strömung bedingt, standhalten. Dementsprechend kommen auch unterschiedliche (Geo-)kunststoffgitter zum Einsatz.
Für Schläuche kleineren Durchmessers ist ein dreidimensional stukturiertes Gitter (14) aus Endlosfilamenten, die zur Außenseite eine Waben- oder Höckerstruktur (12) aufweisen, ausreichend. Die zum Schlauchinneren zeigende Unterseite bildet eine ebene Fläche (13) – eine sog. Sohle. Die Festigkeit dieser Struktur wird durch regelmäßig angeordnete Punkte, an denen die Filamente miteinander verschweißt sind, erreicht. (9, 10)
Bei Schläuchen mit größerem Durchmesser wird die beschriebene dreidimensionale Wirrlage aus Endlosfilamenten (15) durch ein grobes ebenes (Geo-)kunststoffgitter (16) gestützt. Dieses kann z. B. eine Rechteck-(6) oder Sechseckstruktur (7) aufweisen oder auch aus einem großgelochten Schlauch (8) bestehen. Die Filamentenwirrlage wird mit dieser (Geo-)gitterlage durch Schweißen, Kleben oder Nähen verbunden.
Eine mögliche weitere Ausführungsvariante ergibt sich, wenn die Filamente durch die obenauf liegende grobe (Geo-)gitterstruktur durchdrücken und dadurch beide Schichten untrennbar miteinander verbinden. (4 – unten)
Eine weitere Maßnahme, die Stabilität eines größeren Schlauches zu erhöhen, besteht in der Integrierung eines (Geo-)kunststoffgitters im Innenraum, welches diesen in zwei oder mehrere Längskompartimente aufteilt. Dieses Gitter wird am Schlauch durch Kleben, Schweißen oder Nähen befestigt.
Das Material des (ebenen) (Geo-)gitters sowie der Filamente ist ein (Geo-)kunststoff oder eine Kombination von (Geo-)kunststoffen, die sich insbesondere durch eine hohe Lichtbeständigkeit und Zugfestigkeit auszeichnen. Es werden Polymere eingesetzt, die gegenüber Wasser (in üblichen Gewässertemperaturen), Witterung und Chemikalien, wie sie üblicherweise im Boden, Oberflächen- oder Grundwasser vorkommen, beständig sind. Das Material selbst darf nicht toxisch sein.
Für die (Geo-)gitter kommen sowohl Extrusionsprodukte wie gewebte ummantelte bzw. beschichtete grobe textile Flächengebilde zum Einsatz.
Folgende Polymere sind u. a. anwendbar: Polyamid (PA), Aramid (aromatische PA), Polyethylen (PE), Polyester/Polyethylenglykolterephthalat (PES/PET), Polypropylen (PP), Polyvinylalkohol (PVA) sowie Carbonfasern. Die spezifischen Eigenschaften der Polymere können dabei durch den Einsatz von Stabilisatoren, Farbpigmenten etc. verbessert sein.
Es handelt sich hierbei um Kunststoffe, die nicht ausschließlich für den Geo- bzw. Erd- oder Wasserbau bestimmt sein müssen, von daher ist die hier verwendete Bezeichnung Geogitter für Kunststoffgitter der genannten Polymere zu verstehen.
Die Endlosfilamente, die u. a. auch als Drähte bezeichnet werden, können Durchmesser aufweisen, die die in der Literatur für Drähte von Drahtwirrlagen beschriebenen Stärken übertreffen. Die Endlosfilamente müssen innerhalb der Schlauchwirrlage auch nicht alle den gleichen Durchmesser besitzen. So kann es in einer Wirrlage Filamente von z. B. 0,5 mm und 1,2 mm Stärke geben.
Optimale Farbe für den Kunststoff ist hellgrau, steingrau, blaugrau, grüngrau oder beige. So fällt er im Gewässer nicht auf, und es wird eine Aufhitzung des Materials durch Sonneneinstrahlung für die die Gewässeroberfläche durchragenden Schlauchanteile (einschließlich einer möglichen Beeinträchtigung des Aufwuchses in diesen Anteilen) vermieden.
Die Zusammensetzung des Substrates (Füllmaterial) wird durch die Platzierung des Schlauches innerhalb des Gewässers bestimmt.
Dieses ist abhängig vom jeweiligen Fließgewässerabschnitt entsprechend des Fließgewässerkontinuums. Allgemein bzw. in der Praxis kann man sich an den naturgegebenen Substraten der vorhergehenden und folgenden Gewässerabschnitte orientieren.
Die Füllung (2) setzt sich aus einer Mischung von geologischem und biogenem Substrat zusammen. Dazu zählen Kies, Steinchen und Steine, Totholz, Borke, Zapfen, Moos etc. Diesen Materialien können auch Tonkügelchen (Geoton) zugefügt werden.
Für kleinere Projekte bzw. die private Nutzung erweist es sich als vorteilhaft, die Schläuche auch ungefüllt und die Substratfüllung separat im Handel (Baumarkt) anzubieten. Die Befüllung kleinerer Schläuche kann auch vor Ort durch Schüttung mittels z. B. einem Kanalrohr vorgenommen werden. Der Verschluss erfolgt dann durch Kabelbinder, Klammern o. ä.
Eine Einsatzmöglichkeit im privaten Bereich ergibt sich z. B. in der Freiborderhöhung wasserseitiger Böschungen.
Der substratgefüllte Schlauch selbst bedarf keiner speziellen Befestigung im Gewässer, er hält sich durch die Fällung selbst.
Verfahren zur Herstellung des (substratgefüllten) (Geo-)kunststoffgitterschlauches
Prinzipiell unterscheidet man zwei Möglichkeiten, einen derartigen (Geo-)gitterschlauch herzustellen.
Die naheliegende Möglichkeit besteht darin, aus einer dreidimensional strukturierten (Draht-)wirrlage, wie es sie als Erosionsschutzmatten gibt, einen Schlauch zu nähen bzw. die Seiten des Flächengebildes/der Matte durch Kleben oder Schweißen zu verbinden. Nachteil dieser Herstellung ist die Tatsache, dass das Versagen einer Naht (auch Schweißnaht oder Klebfläche) zum Öffnen des Schlauches, dem Austreten des Substrates und damit letztlich zur Funktionslosigkeit führt.
Deshalb wurden Varianten entwickelt, bei denen spezielle Extruderanlagen Endlosschläuche als dreidimensional strukturierte Wirrgebilde herstellen. Bei der Schlauchherstellung sind zwei Extruderanlagen zu unterscheiden, denn es werden Kunststoffe mit größerer und kleinerer Dichte als Wasser verarbeitet.
Der gesamte Herstellungsprozess für einen substratgefüllten (Geo-)gitterschlauch umfasst die Produktion des Endlosschlauches in einer Extruderanlage, u. U. die Verstärkung des strukturierten (Geo-)kunststoffgitterschlauches durch ein ebenes (Geo-)kunststoffgitter, die Endengestaltung und die Befüllung, die mit dem Verschließen des Schlauches abschließt.
Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten (Geo-)kunststoffgitterschlauches mit strukturierter Außenfläche aus Polymeren, deren Dichte größer als Wasser ist

(11 und 13)

Es werden Kunststoffe, wie z. B. PA und PET, als Granulat oder in pulverisierter Form über einen Trichter (31), der sich über der vorzugsweise vertikal angeordneten Extruderanlage (13) befindet, zugeführt. Im Extruder wird das Material über eine Extruderschnecke (32) gefördert. Heizspiralen (33) erwärmen den Kunststoff, er schmilzt, verdichtet sich, wird entgast, plastifiziert und homogenisiert. Dabei werden je nach Kunststoff Temperaturen zwischen 200°C (am Beginn) und bis zu 300°C im Extruderkopf bzw. an den Düsen (20) bei einem Druckaufbau von 250-400 bar erreicht. Das Extrudat gelangt dann in das sog. Werkzeug. In diesem Fall stellt es eine Art Glocke ((19) bzw. 13) oder Kegelhülle dar, aus der schließlich am unteren Rand über kreisförmig angeordnete Düsen (20) die Endlosmonofile (22) austreten. Von Vorteil hierbei ist es, wenn diese Filamente nicht stets auf die gleiche Stelle der Schlauchformkegels treffen. Umkreisen die Endlosfilamente in Wirrlage den Schlauchformzylinder (26), entsteht ein Schlauch mit noch höherer Zugfestigkeit, als eine normale Wirrlage bietet. Dies wird erreicht, wenn Extruder (13) einschließlich dem daran befindlichen Werkzeug eine langsame Rotation vollführen. Eine andere Möglichkeit ist die langsame Rotation des Düsenmundstückes des Werkzeuges. In Abhängigkeit vom anliegenden Druck innerhalb des Extruders und der Viskosität des entsprechenden Extrudates kann auch das Werkzeug selbst (gegenüber dem stationären Extruder) in eine langsame Rotation versetzt werden. Die aus den Düsen austretenden Filamente fallen in ein Wasserbad von ca. 10 bis 20 cm Höhe, welches sich in einer Art Kegel befindet. Dieser wird aus aus einem äußeren Formring (23), der zum Schlauchformzylinder hin abgerundet ist, und dem Schlauchformzylinder (26), welcher nach außen hin ebenfalls abgerundet ist, gebildet. Auf Grund der Dichte des Extrudates, welche höher als Wasser ist, gleiten die sog. Drähte in die Tiefe. Unmittelbar vor der Strukturrolle kommt es zu einem Stau – die Wirrlage entsteht. Die radial um den Zylinder angebrachten Strukturformpressen (24) oder auch -walzen geben der Schlauchoberfläche ihre Hoch-Tief-Stuktur und verschweißen Filamente punktartig miteinander. Die Geschwindigkeit der austretenden Drähte in Kombination mit der Transportgeschwindigkeit der Formwalzen(-teile) und der Länge deren Prägestempel (= Abstand zwischen Schlauchformzylinder und Formwalzen bzw. -präger) bestimmen die Dicke der Wirrlage und ihre Oberflächenstruktur. Unterhalb dieses Formgebungsprozesses angeordnete Rollen transportieren den entstehenden Schlauch, der sich gleichzeitig im Wasserbad (30) abkühlt, bis er schließlich das untere Ende des Schlauchformzylinders erreicht und dann über zwei Umlenkrollen (27, 28) die Extruderanlage verlässt, um als Endlosschlauch aufgerollt, der weiteren Verarbeitung zugeführt zu werden.
Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten (Geo-)kunststoffgitterschlauches mit strukturierter Außenfläche aus Polymeren, deren Dichte kleiner als Wasser ist

(12, 13 und 14)

Typisch verarbeitetes Polymer mit geringerer Dichte als Wasser ist PP. Innerhalb des Extruders und des Werkzeuges laufen hier die gleichen Prozesse ab, wie sie bereits im vorhergehenden Verfahren beschrieben wurden.
Die austretenden Drähte fallen auf das Wasser, schwimmen auf und bilden unmittelbar ein Gewirr. Dieses wird über Transportrollen mit Spikes (25), die sich etwa 10 bis 30 mm voneinander entfernt gegenüber "stehen" (14 mittig), in die Tiefe und damit über den Schlauchformzylinder gezogen. Um den Zylinder sind wiederum Formwalzen (24) angebracht, die die Außenstruktur des Schlauches prägen und in Abständen Filamente zu Punkten zuzammenschweißen. Der Schlauch wird anschließend über Transportrollen (mit Spikes) in die Tiefe des Wasserbades (30) gezogen bis das untere Ende des Schlauchformzylinders erreicht ist und über zwei Umlenkrollen (27, 28) der Aufwicklung zugeführt.
Verstärkung durch ebene (Geo-)kunststoffgitter
Die Endlosschläuche werden auf die spätere Länge zugeschnitten. Anschließend werden sie über einen langen Zylinder gezogen, auf dem bereits ein ebener (Geo-)gitterschlauch aufgezogen wurde.
Eine weitere Variante ergibt sich, wenn man zuerst den dreidimensionalen Schlauch und anschließend den ebenen (Geo-)gitterschlauch aufzieht.
Diese ebenen (Geo-)gitterschläuche entstehen entweder als Folienendlosschlauch, der gelocht und verstreckt wird, oder als gewebter Textilschlauch, dessen Gewebe kunststoffummantelt wird. Entsprechende Herstellungsverfahren sind Stand der Technik und werden deshalb hier nicht weiter ausgeführt.
Auf diesem Zylinder werden die beiden Schläuche miteinander verbunden (Nähen, Schweißen oder Kleben). Dabei kann der Zylinder so angelegt sein, dass er aus mehreren Längsteilen, die wie Tortenstücke zusammengefügt sind, besteht. Werden diese durch eine interne Schnecke auseinander "gefahren", verstrecken sich zudem die Schläuche in Querrichtung. Dieser Prozess läuft vor dem Verbinden ab.
Bei der Variante, bei der der ebene (Geo-)kunststoffgitterschlauch über den dreidimensionalen gezogen wird, drücken die Filamente durch das Gitter hindurch, wenn der Zylinder auseinanderdriftet.
Wird zur Stabilisierung ein Innen(geo-)gitter (41) benötigt, mit dem der Schlauchinnenraum in Kompartimente unterteilt wird, „entsteht" dieses, indem mehrere (Geo-)gitterschläuche (eben oder strukturiert) mit kleinerem Durchmesser auf die Längsteile des Zylinders gezogen und dann mit dem darüber gezogenen (Geo-)gitterschlauch verbunden werden. (16)
Der Schlauch ist nun in Rohform fertig.
Endengestaltung
Mehrteilige Enden (z. B. die Zweierendung) (15) entstehen, indem der Schlauch am Ende aufgeschnitten wird. Die Schnitte (40) reichen längs in das Gebilde und „stehen" sich gegenüber. Anschließend wird eine zuvor zugeschnittene Flächenwirrlage (38), deren Maße sich aus halber Schlauchbreite und doppelte Schnitttiefe ergeben, eingesetzt und mit den Schnittflächen am Schlauch durch Nähen (Kleben, Schweißen) verbunden. In gleicher Art und Weise kann auch im selben Arbeitsgang noch ein Keil (39) (Drahtwirrlage) zwischen den Enden eingefügt werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Enden thermisch zu dehnen und damit eine Aufweitung herzustellen. Dafür wird das Schlauchende erwärmt und über ein Formteil gezogen oder aber ohne vorherige Erwärmung über ein warmes/heißes Formteil gestülpt. So ein Formteil kann auch, nachdem es in den Schlauch gezogen wurde, „aufgehen" – d. h. seinen Durchmesser vergrößern.
Die aufgeteilten oder erweiterten Schlauchenden werden anschließend verschlossen. (Nähen, Schweißen, Kleben) Der einseitig geschlossene (Geo-)kunststoffgitterschlauch wird nun mit Substrat befüllt.
Verfahren zur Schüttbefüllung des (Geo-)kunststoffgitterschlauches
Der (Geo-)gitterschlauch wird auf eine mit Rollen ausgestattete Lagerfläche (52), auf welcher zuvor ein Schlauchtransportschutz (51) ausgebreitet wurde, gelegt.
Die Transportschutzhülle ((51) bzw. 19) besteht aus einem hochreißfestem Gewebe. Ihr vorderes Ende wird z. B. über Klemmen o. ä. mit dem Schlauch verbunden. Dadurch wird gesichert, dass sich die Transportschutzhülle nicht unter dem zu füllenden Schlauch bei dessen Bewegung auf der Lagerfläche einrollt.
In das offene Schlauchende werden nun Krallen (48) eingehängt. Diese ziehen den Schlauch über das Füllrohr (49) bzw. die Füllrohre, sofern der Schlauch durch Innen(geo-)gitter in Längskompartimente unterteilt ist.
Bei der Schüttbefüllung (17) wird das geologische Substrat (42) mit dem biogenen Material (43) über einen Trichter (45), der mit einer Schnecke (44) ausgestattet ist, in das schräg abwärts gerichtete Rohr befördert. Das dadurch in den Schlauch rutschende Substrat bewirkt ebenfalls das Vorrollen des Schlauches auf der Lagerfläche. Dabei wird durch die Krallen, die über Züge/Zugbänder verankert sind, ein zu schneller Vorschub verhindert. Der gefüllte Schlauch liegt schließlich vollständig auf der Lagerfläche. Die Krallen werden ausgehängt.
Der Schlauch bekommt entweder über angetriebene Rollen einen Vorschub oder wird über Krallen gezogen, bis er die Position erreicht, wo eine Nähmaschine (54) (oder Schweißen bzw. Kleben) das Füllende verschließt.
Die Transportschutzhülle, die auf der Unterseite mit Quergurten (59) ausgestattet ist, wird mittels Karabiner (60) (auch ein Reißverschluss wäre möglich) über dem Schlauch geschlossen. Anschließend wird über Gurtschlaufen der Transportschutz einschließlich des gefüllten (Geo-)gitterschlauches an einem Schwenkkran befestigt und transportiert. So kommt der versandtfertige (Geo-)gitterschlauch einschließlich Transporthülle auf eine Palette. Die Transporthülle verhindert hier das Ineinanderkrallen benachbarter Schläuche. Der Transportschutz wird erst im Zuge der Verlegung wieder vom Schlauch getrennt.
Verfahren zur Horizontalbefüllung des (Geo-)kunststoffgitterschlauches
Eine weitere Fülltechnik ist die Horizontalbefüllung. (18) Sie unterscheidet sich prinzipiell von der vorhergehend Beschriebenen nur dadurch, dass das Füllrohr (49) bzw. die Füllrohre eben horizontal angeordnet sind, das Substrat also nicht hineinrollt bzw. geschüttet wird, sondern über eine Schnecke (56), die sich im jeweiligen Rohr befindet, hineintransportiert wird.
Das Mischen von geologischem Substrat und biogenem Material lässt sich optimieren, wenn das Holz, die Rindenstücke etc. zuvor angefeuchtet bzw. durchfeuchtet werden, bevor sie in den Einfülltrichter gelangen. Das gilt für beide Verfahren.
Zeichnungen
1: Anordnung der substratgefüllten (Geo-)gitterschläuche im Fließgewässer
2: Querschnitt (gefüllt) des (Geo-)kunststoffgitterschlauches im Gewässer
3: Ausschnitt des Querschnittes der Gitterstruktur des Schlauches
4: Querschnitte drei unterschiedlich gestalteter (Geo-)gitterschläuche

oben – dreidimensionale Endlosfilamentschicht
mittig – dreidimensionale Endlosfilamentschicht verbunden mit einem ebenen stabilisierenden durchlässigen (Geo-)gitter (Verbindung durch Schweißen, Kleben oder Nähen hergestellt)
unten – dreidimensionale Endlosfilamentschicht, welche ein ebenes grobes (Geo-)gitter durchdringt

5: Struktur von (Geo-)kunststoffendlosfilamenten
6: Struktur der Kombination von Endlosfilamenten und Rechteckgitter (hier: Quadratgitter)
7: Struktur der Kombination von Endlosfilamenten und Wabengitter (Sechseckgitter)
8: Struktur der Kombination von Endlosfilamenten und großgelochter Kunststofflage
9: Fotographische Aufnahme einer dreidimensionalen Schicht von Endlosfilamenten mit Schweißpunkten
10: 3-D-Nahaufnahme von 9
11: Extruderanlage für die Schlauchherstellung aus Polymeren, deren Dichte größer als Wasser ist
12: Extruderanlage für die Schlauchherstellung aus Polymeren, deren Dichte kleiner als Wasser ist
13: Vertikalextruder mit Werkzeug (Glocke bzw. Kegelhülle)
14: drei Schnitte durch die Extruderanlage der 12
15: Schlauchendenbearbeitung
16: Darstellung der Innen(geo-)gitter
17: Schüttbefüllung des (Geo-)kunststoffgitterschlauches
18: Horizontalbefüllung des (Geo-)kunststoffgitterschlauches
19: Transportschutzhülle

1: (Geo-)kunststoffgitterschlauch im Gewässer
2: Füllung aus geologischem Substrat und biogenem Material
3: Dreifachendung eines (Geo-)kunststoffgitterschlauches
4: Zweifachendung eines (Geo-)kunststoffgitterschlauches
5: Einfachendung eines (Geo-)kunststoffgitterschlauches
6: (Geo-)gitterverbindung zwischen den Schlauchenden eines Schlauches
7: überlappende Auslegung der Schläuche
8: Wanderrichtung der Evertebraten/Wirbellosen (aquatischen Insekten etc.)
9: Fließrichtung des Wassers
10: Steinschüttung (befestigter Sohlübergang)
11: Pfahlreihe (befestigter Sohlübergang)
12: grobe Außenseite des (Geo-)kunststoffgitterschlauches
13: relativ ebene Innenseite des (Geo-)kunststoffgitterschlauches
14: Querschnitt der Hoch-Tief-Struktur der Endlosfilamentschicht (Schicht mit Schweißpunkten)
15: Querschnitt der Hoch-Tief-Struktur der Endlosfilamentschicht
16: ebenes stabilisierendes durchlässiges (Geo-)gitter
17: Füllung (geologisches Substrat)
18: Extruderanschluss
19: Extruderwerkzeug (Glocke)
20: Düsen
21: Infrarotradiator mit Abschirmung
22: Endlosfilament
23: äußerer Formring (Randtrichter)
24: Formpresse mit Antrieb/ebenfalls Formwalze möglich
25: Vorschubrolle (Transportrolle mit Spikes)
26: Schlauchformzylinder (mit Befestigung oben am Extruder)
27: untere Umlenktransportrolle
28: obere Umlenktransportrolle
29: Schlauch (gefaltet)
30: Wasserbad
31: Extrudereinfülltrichter
32: Extruderschnecke mit Antrieb
33: Heizspiralen mit Isolierung (Spiralen am Trichter = Kühlung)
34: Extruderrohr (mit Entgasung)
35: Kopplung von Extruder und Extruderwerkzeug
36: Werkzeug (Glocke)
37: geteiltes Schlauchende
38: einzufügendes Teil (Wirrlage)
39: einzufügender Winkel (Wirrlage)
40: Schnitt
41: Innen(geo-)kunststoffgitter
42: Füllung: geologisches Substrat
43: Füllung: biogenes Material
44: Trichterschnecke mit Antrieb (Motor)
45: Einfülltrichter
46: Stopfer (für Verstopfungsbeseitigung/Notfall)
47: Stopferklappe
48: Hakenkranz zum Aufziehen des Schlauches
49: Füllrohr
50: Schlauch (gefüllt)
51: Transportschutzhülle
52: Rollenablage und -transport
53: versenkbare Rolle
54: Nähmaschine
55: versenkbare Nähplatte
56: Füllschnecke mit Antrieb (Motor)
57: (Geo-)kunststoffgitterschlauch
58: Transportschutzhülle
59: Gurte mit Schlaufen zum Transport (Aufhängung)
60: umlaufende Randverstärkung mit Loch-Karabiner-Verschluss

Claims

Substratgefüllter (Geo-)kunststoffgitterschlauch dadurch gekennzeichnet – dass der Schlauch eine grobe, (vorzugsweise) dreidimensionale Struktur, z. B. eine sog. Wirrlage aus Kunststoffendlosfilamenten, besitzt, wobei die Endlosfilamente innerhalb der Wirrlage unterschiedliche Durchmesser aufweisen können – aber nicht müssen, – dass die Außenseite bevorzugt eine räumliche Struktur – Hoch-Tief-Struktur – in der Art von z. B. Höckern oder Waben aufweist, – dass die Gitterstruktur so beschaffen ist, dass Wirbellose bzw. Evertebraten (aquatische Insekten etc.) diese durchdringen können, die Füllung jedoch gehalten wird, und – dass die Füllung aus einer Mischung aus geologischem Substrat (Kies, Steinchen, Steine) und biogenem Material (z. B. Totholz, Rinde, Zapfen, Moose) oder auch Tonkügelchen (Geoton) besteht, in der sich die Evertebraten bewegen können.
Substratgefüllter (Geo-)kunststoffgitterschlauch nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet – dass der Schlauch flächenartig bzw. räumlich verbreiterte Endungen und/oder ein- oder mehrfach geteilte Abschlüsse, die durch (Geo-)kunststoffgitter – ein- oder mehrlagig bzw. mit räumlicher Struktur – verbunden sein können, aufweist.
Substratgefüllter (Geo-)kunststoffgitterschlauch nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet – dass der Schlauch aus einer dreidimensional strukturierten Wirrlage von Kunststoffendlosfilamenten besteht, die nach außen hin eine Hoch-Tief-Struktur in der Art von z. B. Waben oder Höckern aufweisen, und zum Schlauchinneren zu einer ebenen Fläche verdichtet sind, wobei die Stabilität der Schlauchstruktur durch Schweißpunkte, Stellen, an denen mehrere Endlosfilamente zusammengeschmolzen bzw. -geschweißt sind, erhöht wird.
Substratgefüllter (Geo-)kunststoffgitterschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet – dass die dreidimensionale Schicht (z. B. Wirrlage) verstärkt wird durch ein auf der Schlauchinnen- oder -außenseite befindliches grobes Geogitter (Rechteck-, Waben-, Sechseck-, Diagonalgeogittero. ä.) bzw. eine großgelochte stabile Geokunststofflage/-folie, wobei diese mit dem Schlauch verbunden ist.
Substratgefüllter (Geo-)kunststoffgitterschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet – dass der Schlauch bei größerem Durchmesser zur Erhöhung der Stabilität ein Innengeogitter besitzt, welches das Schlauchinnere in mehrere Längskompartimente unterteilt.
Substratgefüllter (Geo-)kunststoffgitterschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet – dass der Schlauch einen Grau-, Blau-, Grün- oder Beigeton aufweist.
Verfahren zur Herstellung des substratgefüllten (Geo-)kunststoffgitterschlauches nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet – dass der Schlauch aus einem Polymer, deren Dichte größer als Wasser ist, hergestellt wird, – dass das Ausgangsmaterial als Granulat oder in pulverisierter Form über einen Trichter einer vorzugsweise vertikal aufgestellten Extruderanlage zugeführt wird, – dass das Material über eine Extruderschnecke, die sich im Extruderrohr befindet, transportiert wird, wobei die Masse über Heizspiralen, die um den Extruder angebracht sind, erwärmt wird und schmilzt, durch die Schnecke verdichtet wird, plastifiziert (sowie entgast) und homogenisiert und schließlich in den Extruderkopf, das sog. Werkzeug – hier eine Glocken- bzw. Kegelhüllenform, gelangt, – dass das Extrudat über konzentrisch angeordnete Düsen als sog. Endlosfilamente austritt und diese Filamente in ein Wasserbad, welches durch einen äußeren Formring und den abgerundeten Schlauchformzylinder begrenzt wird, fallen, wobei sie auf Grund der Dichte, die die des Wassers übersteigt, in die Tiefe gleiten, – dass die Filamente sich vor den konzentrisch angeordneten Strukturformpressen bzw. -walzen(-rollen) stauen, wobei ein Gewirr entsteht, – dass die Strukturformpressen bzw. -walzen die Dicke der Wirrlage bestimmen, deren Oberflächenstruktur prägen und Filamente miteinander verschweißen können, – dass unterhalb dieses Formgebungsprozesses Rollen (mit Spikes), die um den Schlauchformzylinder angebracht sind, den Schlauch transportieren, wobei dieser sich im Wasserbad abkühlt, – dass unterhalb des Schlauchformzylinders der abgerollte Endlosschlauch über Umlenkrollen (mit Spikes) einer Aufwicklung zugeführt wird, – dass der Schlauch anschließend auf die spätere Länge zugeschnitten wird, – dass der Schlauch, sofern konstruktiv erforderlich, durch ein (Geo-)kunststoffgitter(-schlauch) verstärkt wird, indem die Schläuche auf einem Zylinder übereinander gezogen und miteinander durch Nähen, Schweißen oder Kleben verbunden werden, – dass anschließend spezielle Enden durch teilweises Aufschneiden des Schlauches, Einsetzen von Passstücken und Verbinden dieser mit dem Schlauch (Nähen, Schweißen oder Kleben) oder aber durch einfaches thermisches Aufweiten (Dehnen) entstehen, – dass die (geteilten oder geformten) Endenabschlüsse durch Nähen (Schweißen oder Kleben) verschlossen werden, wobei ein Schlauchende zum Füllen mit Substrat offen bleibt, und – dass der Schlauch dann der Schütt- oder Horizontalbefüllung zugeführt wird und nach der Befüllung verschlossen (Nähen, Schweißen, Kleben) und in einer Transporthülle verpackt wird.
Verfahren zur Herstellung des substratgefüllten (Geo-)kunststoffgitterschlauches nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet – dass der Schlauch aus einem Polymer, deren Dichte kleiner als Wasser ist, hergestellt wird, – dass das Ausgangsmaterial als Granulat oder in pulverisierter Form über einen Trichter einer vorzugsweise vertikal aufgestellten Extruderanlage zugeführt wird, – dass das Material über eine Extruderschnecke, die sich im Extruderrohr befindet, transportiert wird, wobei die Masse über Heizspiralen, die um den Extruder angebracht sind, erwärmt wird und schmilzt, durch die Schnecke verdichtet wird, plastifiziert (sowie entgast) und homogenisiert und schließlich in den Extruderkopf, das sog. Werkzeug – hier eine Glocken- bzw. Kegelhüllenform, gelangt, – dass das Extrudat über konzentrisch angeordnete Düsen als sog. Endlosfilamente austritt und diese Filamente in ein Wasserbad fallen, wobei sie auf Grund der Dichte, die geringer als die des Wassers ist, schwimmen und an der Wasseroberfläche ein Gewirr bilden, welches durch konzentrisch um die Fallstrecke angeordnete Transportrollen, die Spikes besitzen, in die Tiefe gezogen wird, – dass die darunter befindlichen Strukturformpressen bzw. -walzen die Dicke der Wirrlage bestimmen, deren Oberflächenstruktur prägen und Filamente miteinander verschweißen können, – dass unterhalb dieses Formgebungsprozesses Rollen (mit Spikes), die um den Schlauchformzylinder angebracht sind, den Schlauch transportieren, wobei dieser sich im Wasserbad abkühlt, – dass unterhalb des Schlauchformzylinders der abgerollte Endlosschlauch über Umlenkrollen (mit Spikes) einer Aufwicklung zugeführt wird, – dass der Schlauch anschließend auf die spätere Länge zugeschnitten wird, – dass der Schlauch, sofern konstruktiv erforderlich, durch ein (Geo-)kunststoffgitter(-schlauch) verstärkt wird, indem die Schläuche auf einem Zylinder übereinander gezogen und miteinander durch Nähen, Schweißen oder Kleben verbunden werden, – dass anschließend spezielle Enden durch teilweises Aufschneiden des Schlauches, Einsetzen von Passstücken und Verbinden dieser mit dem Schlauch (Nähen, Schweißen oder Kleben) oder aber durch einfaches thermisches Aufweiten (Dehnen) entstehen, – dass die (geteilten oder geformten) Endenabschlüsse durch Nähen (Schweißen oder Kleben) verschlossen werden, wobei ein Schlauchende zum Füllen mit Substrat offen bleibt, und – dass der Schlauch dann der Schütt- oder Horizontalbefüllung zugeführt wird und nach der Befüllung verschlossen (Nähen, Schweißen, Kleben) und in einer Transporthülle verpackt wird.
Verfahren zur Herstellung des substratgefüllten (Geo-)kunststoffgitterschlauches nach einem der Ansprüche 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet – dass die Filamente aus Düsen austreten, wobei der Extruderkopf, an welchem sich die Düsen (Düsenmundstück) befinden, oder das Düsenmundstück selbst langsam rotieren.
Verfahren zur Schüttbefüllung des (substratgefüllten) (Geo-)kunststoffgitterschlauches nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet – dass auf einer Ablagerollfläche eine Transportschutzhülle ausgebreitet wird, auf der anschließend der vorgefertigte Schlauch, der an einem Ende nicht verschlossen ist, ausgerollt wird, – dass Transportschutzhülle und Schlauch durch Klammern o. ä. temporär miteinander verbunden werden, – dass am offenen Schlauchende Krallen/Klammern befestigt werden, die den Schlauch über das Füllrohr bzw. bei längsunterteilten Schläuchen (Schlauch mit Innengeogitter) über die Füllrohre ziehen, – dass das Schüttgut, das durch das Mischen von geologischem Substrat und biogenem Material in einem mit einer Schnecke ausgestatteten Trichter entsteht, über ein schräg abwärts gerichtetes Rohr in den Schlauch gefüllt wird, – dass nach Befüllung der Schlauch langsam nach vorn gezogen (über ein Zugsystem, welches am gegenüberliegenden Schlauchende angebracht ist/Klammern oder Krallen) oder aber gerollt (Antrieb der Rollen der Ablagerollfläche) wird, – dass dann anschließend der Schlauch durch Nähen, Schweißen oder Kleben verschlossen wird, wobei sich die dafür notwendige Vorrichtung z. B. eine Nähmaschine seitlich der Ablagerollfläche befindet und dann im Arbeitsgang über das zu verschließende Ende fährt, und – dass der Vorgang mit der Umlagerung des substratgefüllten (Geo-)kunststoffgitterschlauches, der in der Transportschutzhülle und durch diese aufgenommen wird, und auf einer großen Palette gelagert wird, abschließt.
Verfahren zur Horizontalbefüllung des (substratgefüllten) (Geo-)kunststoffgitterschlauches nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet – dass auf einer Ablagerollfläche eine Transportschutzhülle ausgebreitet wird, auf der anschließend der vorgefertigte Schlauch, der an einem Ende noch nicht verschlossen ist, ausgerollt wird, – dass Transportschutzhülle und Schlauch durch Klammern o. ä. temporär miteinander verbunden werden, – dass am offenen Schlauchende Krallen/Klammern befestigt werden, die den Schlauch über das Füllrohr bzw. bei längsunterteilten Schläuchen (Schlauch mit Innengeogitter) über die Füllrohre ziehen, – dass das Füllgut, das durch das Mischen von geologischem Substrat und biogenem Material in einem mit einer Schnecke ausgestatteten Trichter entsteht, über ein horizontal angeordnetes Füllrohr, welches eine Schnecke enthält, in den Schlauch befördert wird, – dass nach Befüllung der Schlauch langsam nach vorn gezogen (über ein Zugsystem, welches am gegenüberliegenden Schlauchende angebracht ist/Klammern oder Krallen) oder aber gerollt (Antrieb der Rollen der Ablagerollfläche) wird, – dass dann anschließend der Schlauch durch Nähen, Schweißen oder Kleben verschlossen wird, wobei sich die dafür notwendige Vorrichtung z. B. eine Nähmaschine seitlich der Ablagerollfläche befindet und dann im Arbeitsgang über das zu verschließende Ende fährt, und – dass der Vorgang mit der Umlagerung des substratgefüllten (Geo-)kunststoffgitterschlauches, der in der Transportschutzhülle und durch diese aufgenommen wird, und auf einer großen Palette gelagert wird, abschließt.