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Die
Erfindung betrifft ein Schlauchwehr, mit einem Staukörper in
Form eines geschlossenen wassergefüllten Schlauchs, mit einem
Fundament, an dem der Schlauch abgedichtet mittels Befestigungsmitteln
fixiert ist und mit mindestens einem Druckaufnehmer zur Bestimmung
des Innendrucks an einer Stelle im Innern des Schlauches.
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Stand der Technik
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Eine
derartige sogenannte "hydrostatische Wehreinrichtung" ist z. B. aus der
DE 39 34 530 A1 bekannt.
Bei dem bekannten Schlauchwehr steht der Innenraum des Schlauchs über eine
Leitung mit einem Behälter
in Verbindung, der in einem Regulierschacht angeordnet ist. Der
Behälter
ist oben offen und wird über
eine Leitung und eine Pumpe aus einem Oberwasserschacht mit Wasser
beaufschlagt und in gefülltem
Zustand gehalten. Der Oberrand des Behälters definiert eine Überlaufkante,
die über
eine Reguliereinrichtung höhenverstellbar
ist, um die wirksame Höhe
des Schlauches, d. h. das Niveau des Oberwassers regulieren zu können.
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Bei
der hydrostatischen Wehreinrichtung gemäß der gleichfalls gattungsgemäßen
DE 43 04 380 A1 ist
dass vorstehend beschriebene Schlauchwehr dahingehend weitergebildet,
dass der in dem Regulierschacht angeordnete Behälter einen Oberrand besitzt,
der durch eine höhenverstellbaren
Tragring definiert ist. Der Behälter
besteht insgesamt aus einem Standrohr und einem zu diesem koaxial
angeordneten wasserdichten Sack. Mit seinem bodenseitigen Rand ist
der Sack dicht an den oberen Rand des Standrohrs angeschlossen.
Die Höhe
des Wasserstandes im Behälter
wird somit in Abhängigkeit von
der jeweiligen Position des Tragrings bestimmt.
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In
der
DE 39 34 530 A1 ist
eine im Oberwasserschacht angeordnete Wasserstandsmesseinrichtung
offenbart. Von dieser Messeinrichtung verläuft eine elektrische Leitung
zu einem elektronischen Regler, der über eine Stellvorrichtung die
Höhenverstellung
der Oberkante des Regulierbehälters
beeinflusst. Der Regler erhält
unter anderem als Eingangssignal die Daten von mindestens einer
Druckmessdose, die zum einen im Zenitbereich des Schlauchs und in
einem bestimmten Abstand darunter und zum anderen im Bodenbereich
des Schlauchs, d. h. auf dem Fundament, angeordnet sind. Mit Hilfe
der Druckmessdosen lassen sich Druckunterschiede innerhalb des Schlauchs
ermitteln, deren Größe sich als
Eingangsgröße für Regelvorgänge anbietet,
mit denen sich aber auch die unterschiedlichen Schlauchhöhen über die
Zeit protokollieren lassen.
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Als
problematisch ist es bei der bekannten Wehreinrichtung anzusehen,
dass im Falle eines Ausfalls einer oder eines Defekts an einer der
Druckmessdosen, deren Austausch sehr aufwendig ist. Ein Auswechseln
ist nämlich
nur im Wege einer Demontage oder zumindest Teildemontage des Schlauchwehrs,
d. h. eines Eröffnens
des Innenraums des Schlauchs möglich.
Durch einen derartigen Vorgang werden hohe Kosten für die während des
Reparatureingriffs erforderliche ersatzweise Wasserhaltung (Setzen
von Dammbalkenverschlüssen)
und das Aufschrauben des Schlauches, dessen Klemmschiene mit einer
sehr großen
Anzahl von Schraubbolzen an dem Betonfundament fixiert ist, erforderlich.
Des Weiteren ist eine derartige Reparaturmaßnahme nicht zu jedem Zeitpunkt,
insbesondere nicht bei höherer
Wasserführung,
möglich,
sondern nur in Niedrigwasserphasen, so dass in ungünstigen
Fällen
längere
Zeit gewartet werden muss, bis überhaupt
mit der Reparatur begonnen werden kann.
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Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schlauchwehr mit einem
Staukörper
in Form eines geschlossenen wassergefüllten Schlauches und mindestens
einem darin angeordneten Druckaufnehmer derart weiter zu entwickeln,
dass dessen Auswechseln bzw. Reparieren zu jeder Zeit, d. h. unabhängig von
der aktuellen Wasserführung,
und mit geringem Zeit- und Kostenaufwand möglich ist.
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Lösung
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Ausgehend
von einem Schlauchwehr der eingangs genannten Art, wird die zugrunde
liegende Aufgabe gemäß einer
ersten Alternative der Erfindung dadurch gelöst, dass der Druckaufnehmer
von außerhalb
des Innenraums des Schlauchs her durch einen Kanal in den Innenraum
des Schlauchs hinein vorschiebbar und bedarfsweise in umgekehrte
Richtung zurückziehbar
ist.
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Bei
diesem erfindungsgemäßen Lösungsprinzip
ist somit der Druckaufnehmer nebst der zu diesem hinführenden
Messleitung zerstörungsfrei entfernbar
in dem Innenraum des Schlauchs angeordnet ist. Der Druckaufnehmer
kann damit ohne größeren Aufwand
und insbesondere ohne Demontage, d. h. Eröffnung des Schlauches, entnommen
und ein instand gesetzter oder ein neuer Druckaufnehmer über denselben
Weg wieder in das Innere des Schlauches bis an die gewünschte Position
eingeführt
werden. Sofern ein Druckaufnehmer mit drahtloser Datenübertragung
verwendet werden soll, ist anstelle der Messleitung, die die gemessenen
Daten überträgt und zugleich
für eine
Energieversorgung des Druckaufnehmers sorgt, ein alternatives Schub- bzw.
Zugmittel vorzusehen, mit dem der Druckaufnehmer bei der Montage
an seine gewünschte
Position überführt bzw.
bei der Demontage von dieser entfernt wird. Bei solchen Schub- bzw.
Zugmitteln kann es sich beispielsweise um einen hinreichend steifen
Draht aber auch einen flexiblen Kunststoffstab handelt. Grundsätzlich ist
bei der Gestaltung des Vorschub- bzw. Rückziehkanals darauf zu achten,
dass die Krümmungsradien
nicht zu klein sind und dass unnötige
Vorsprünge
an den Wandungen des Kanals vermieden werden, um ein möglichst
reibungsarmes Bewegen des Druckaufnehmers entlang des Kanals mit
geringem Kraftaufwand sicher zu stellen. Hier können bedarfsweise bekannte
Gleit- und Schmiermittel verwendet werden, um den Montagevorgang zu
erleichtern.
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Falls
ein Druckaufnehmer mit einer Messleitung verwendet wird, die zu
einer Auswerte- und/oder Regeleinrichtung
verläuft,
kann über
diese Messleitung ein deren Steifigkeit erhöhender Außenmantel übergeschoben sein, um den Vorgang
des Einschiebens des Druckaufnehmers zu erleichtern. Bei dem Außenmantel
kann es sich beispielsweise um ein hinreichend schubstabiles, aber
dennoch flexibles Kunststoffrohr handeln, an dessen Ende der Druckaufnehmer
mit samt der Messleitung in den Kanal vorgeschoben wird. Derartige
Kunststoffrohre können
beispielsweise bekannte Leerrohre aus Polyethylen sein, wie sie
bei Elektroinstallationen verwendet werden.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung kann der Kanal zumindest abschnittsweise
als flexible Rohrleitung ausgebildet sein, die zumindest abschnittsweise
parallel zu einer den Schlauch bildenden Membran verläuft, an
deren Innenseite befestigt ist und insbesondere im Bereich eines
Zenits des Schlauchs endet. Auf diese Weise kann der für die Schlauchhöhenbestimmung
wichtige Druck im Zenit des Schlauchs ermittelt werden. Die Flexibilität der Rohrleitung
erlaubt es, dass sich diese der je nach Füllungsgrad des Schlauchs differierenden
Krümmung
der Membran anpasst.
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Die
Erfindung weiter ausgestaltend ist vorgesehen, dass die Rohrleitung
einen ersten Abschnitt aufweist, in dem sie in dem Fundament verläuft, einen
zweiten Abschnitt, in dem sie im Abstand zu der Innenseite der Membran
des Schlauchs verläuft
und einen dritten Abschnitt, in dem sie unmittelbar entlang der
Innenseite der Membran verläuft.
Damit beim Vorgang des Plazieren des Druckaufnehmers ein zu weites
Einschieben verhindert wird, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung
der Erfindung vor, dass der Kanal an seinem Ende ein Reduzierstück aufweist, dessen
freier Durchtrittsquerschnitt derart ausgebildet ist, dass eine
Passage des Druckaufnehmers bei dessen Vorschieben unmöglich ist.
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Gemäß einer
zweiten Alternative wird die zugrunde liegende Aufgabe ausgehend
von einem Schlauchwehr der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass
der Druckaufnehmer außerhalb des
Schlauchs angeordnet ist und über
eine Leitung mit dem unter Druck stehenden Medium im Innenraum des
Schlauchs beaufschlagt ist.
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Auf
diese Weise wird eine Anordnung des Druckaufnehmers im Innern des
Schlauches ganz vermieden, so dass die Problematik der Zugänglichkeit
dadurch gelöst
wird, dass der Druckaufnehmer beispielsweise innerhalb eines leicht
zugänglichen Schachtes
neben dem Schlauchwehr angeordnet ist. Die "Fernübertragung" des im Innenraum
herrschenden Drucks wird dabei nicht auf elektrische Weise mittels
einer Leitung oder auf elektromagnetischdrahtlose Weise bewerkstelligt,
sondern unter Zuhilfenahme des unter Druck stehenden Mediums, d.
h. des Wassers in dem Schlauch selbst. Dabei ist es wichtig, die
Differenz der geodätischen
Höhen zwischen
der Sohle des Schlauchs, d. h. der Oberkante des Fundaments einerseits
und dem Ende der Leitung, an der der Druckaufnehmer angeordnet ist,
andererseits zu kennen und in die Berechnung des Drucks innerhalb
des Schlauches einzubeziehen. Typischerweise wird das Ende der druckübertragenden Leitung
tiefer liegen als die Oberkante des Fundaments, dass den Schlauch
nach unten begrenzt, so dass der am Ende der Leitung gemessene Druck
um die Höhendifferenz
zwischen der Sohle des Schlauchs und der Position des Druckaufnehmers höher ausfällt, als
der tatsächlich
an der Oberseite des Fundaments herrschende Druck. Diese Druckdifferenz
muss jedoch nur einmalig bestimmt werden und kann dann als konstante
Differenz bei der Druckbestimmung berücksichtigt werden.
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Die
zweite Alternative bietet den Vorteil, dass eine Druckmessung innerhalb
des Schlauches entfällt,
so dass sich Zugänglichkeitsprobleme
nicht stellen, da die druckübertragende
Leitung an beliebige Stellen außerhalb
des Schlauchs geführt
werden kann.
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Eine
Weiterbildung der zweiten Alternative der Erfindung besteht darin,
dass die Leitung zumindest abschnittsweise durch das Fundament verläuft und
im Bereich einer Oberfläche
des Fundaments, die eine untere Begrenzung des Innenraums des Schlauchs
bildet, in den Innenraum mündet.
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Die
druckübertragende
Leitung kann dabei von einer flexiblen Rohrleitung und/oder einem
starren Rohr gebildet sein, die bzw. das abschnittsweise in das
typischerweise aus Ortbeton bestehende Fundament eingegossen und
in einen Schacht neben dem gestauten Gewässer geführt ist, wo sich der Druckaufnehmer
in einem Endabschnitt der Leitung angeordnet befindet.
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In
Bezug auf beide alternativen Lösungen nach
der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Leitung und/oder der
Kanal an ihrem den Schlauch abgewandten Ende, das sich vorzugsweise
innerhalb eines Schachts befindet, verzweigt, wobei ein geodätisch tiefer
liegender Zweig mittels eines Schiebers öffenbar und ein geodätisch höher liegender
Zweig durch den Druckaufnehmer oder einen Verschlussstopfen, durch
den eine von dem Druckaufnehmer kommende Messleitung hindurchgeführt ist,
dicht verschlossen ist.
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Durch
den geodätisch
tiefer liegenden Zweig mit Öffnungsquerschnitt
wird eine Spülfunktion
ermöglicht.
Möglicherweise
in die Leitung bzw. den Kanal eindringende Schmutzpartikel können auf
diese Weise durch eine vergleichsweise große und freie Öffnung herausgespült werden.
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Schließlich ist
nach der Erfindung noch vorgesehen, dass Klemmschienen, die Randstreifen
der Membran, die den Schlauch bildet, an dem Fundament fixieren,
im Abstand zueinander angeordnet sind und dass zwischen den Klemmschienen
der Kanal für
das Entlangführen
des Druckaufnehmers in den Innenraum des Schlauchs mündet oder
die Leitung für
die Übertragung
des Drucks zu dem Druckaufnehmer in den Innenraum des Schlauchs
eintritt.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der
Zeichnung dargestellt ist, näher
erläutert:
Die einzige Zeichnungsfigur zeigt einen Schlauch und ein Fundament
eines erfindungsgemäßen Schlauchwehrs
sowie einen benachbart angeordneten Schachts jeweils im Querschnitt.
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Ein
Schlauchwehr 1 besteht in bekannter Weise aus einem Staukörper in
Form eines lang gestreckten geschlossenen Schlauchs 2,
der von einer Membran 3 aus einem flexiblen Gummimaterial
gebildet ist, und einem aus Ortbeton hergestellten Fundament 4.
In einem Innenraum 5 des Schlauchs 2 befindet
sich Wasser, das mittels einer aus dem Stand der Technik bekannten
Reguliereinrichtung unter einem bestimmten Überdruck gehalten wird, um
in Verbindung mit dem Wasserdruck eines Oberwassers, dessen Oberfläche durch
eine Linie 6 angedeutet ist, den Schlauch 2 kräftemäßig im Gleichgewicht
zu halten. Die Linie 6 befindet sich dabei in einem vertikal
gemessenen Abstand A oberhalb einer Linie 7, die durch
einen Zenit 8 des Schlauches verläuft.
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In
bekannter Weise ist die den Schlauch 2 bildende Membran 3 an
ihren gegenüberliegenden Randstreifen
mit Hilfe von Klemmschienen 9 und diese durchdringenden
und mit dem Fundament 4 verbundenen Ankern an dem Fundament 4 fixiert.
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Seitlich
neben dem Strömungsquerschnitt des
Fließgewässers befindet
sich ein Schacht 10, der trocken ist und dazu dient, mit
Hilfe von Druckunterschieden innerhalb des Schlauches 2,
dessen Höhe H,
d. h. den Abstand des Zenits 8 von einer Oberfläche 11 des
Fundaments 4, zu bestimmen.
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Ausgehend
von dem Schacht 10 verläuft
ein Kanal 12, der als flexible Rohrleitung ausgebildet
ist und in einem ersten Abschnitt 13 innerhalb des Fundament 4 angeordnet
ist, sodann in einem zweiten Abschnitt 14 durch den Innenraum 5 des
Schlauches 2 geführt
ist, um danach in einem dritten Abschnitt 15 parallel zu
der Membran 3 und unmittelbar an deren Innenseite 16 befestigt
bis zu dem Zenit 8 des Schlauchs 2 geführt zu sein.
Durch den Kanal 12 ist ein Druckaufnehmer 17 hindurchgeführt, der
sich im Bereich des Zenits 8 im Innenraum 5 des
Schlauchs 2 befindet. Der Druckaufnehmer 17 ist über eine durch
den Kanal 12 verlaufende Messleitung 18 mit einer
in der Zeichnungsfigur nicht dargestellten Auswerteeinheit, die
wiederum mit einer ebenfalls nicht dargestellten Reguliereinheit
in Verbindung steht, verbunden. Nicht dargestellt ist, dass die
Messleitung 18 von einem Außenmantel in Form eines flexiblen Kunststoffrohres,
insbesondere eines PE-Leerrohres, umgeben ist. Mit Hilfe dieses
Leerrohres, das sich über
die gesamte Länge
der Messleitung innerhalb des Kanals 12 erstreckt, lässt sich
der Druckaufnehmer 17 einfach in seine Position am Zenit 8 des Schlauchs 2 vorschieben.
Das übergeschobene Leerrohr
verbessert somit die Drucksteifigkeit des an sich sehr flexiblen,
jedoch wenig schubstabilen Messleitung 18 in Form eines
elektrischen Kabels.
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Der
Druckaufnehmer 17 ist somit zum einen durch den Kanal 12 an
seine Position im Zenit 8 des Schlauches 12 vorschiebbar,
im Falle eines Defekts aber ebenfalls aus dieser Position entfernbar
und kann in den Schacht 10 zurückgezogen werden, um dort repariert
oder durch einen anderen Druckaufnehmer 17 ersetzt zu werden.
Am Ende der Leitung 12 ist diese durch einen Verschlussstopfen 19 druckdicht
abgeschlossen, durch den die Messleitung 18 hindurchgeführt ist.
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Ausgehend
von dem Schacht 10 verläuft
des Weiteren eine Leitung 20 durch das Fundament 4 hindurch,
um an einer Stelle 21' an
der Oberfläche 11 des
Fundaments 4 in den Innenraum 5 des Schlauchs 2 zu
münden.
Die Leitung 20 stellt somit eine druckübertragende Verbindung zwischen
dem Innenraum 5 des Schlauchs 2 und einem zweiten Druckaufnehmer 21 dar.
Dieser Druckaufnehmer 21 befindet sich um eine Höhendifferenz ΔH unterhalb der
Oberfläche 11 des
Fundaments 4. Wenn die Höhendifferenz ΔH bekannt
ist, lässt
sich aufgrund der bekannten Dichte des in dem Schlauch 2 befindlichen
Wassers aus dem von dem Druckaufnehmer 21 gemessenen Druck
auch der Druck an der Sohle des Schlauchs 2, d. h. an der
Oberfläche 11 des
Fundaments 4, bestimmen.
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Von
einer nicht gezeigten Auswerteeinheit, die innerhalb oder außerhalb
des Schachtes 10 angeordnet sein kann und die mit den Messleitungen 18 und 22 der
Druckaufnehmer 17 und 21 verbunden ist, lässt sich
die Druckdifferenz zwischen dem Zenit 8 und der Sohle des
Schlauchs 2 ermitteln und somit auch die Höhe H des
Schlauchs 2. Im Falle eines Defekts oder einer Störung an
einem der Druckaufnehmer 17 oder 21, lassen sich
diese einfach reparieren bzw. austauschen, ohne dass der Innenraum 5 des Schlauchs 12 durch
Entfernung einer der Klemmschienen 9 zugänglich gemacht
werden muss.
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Um
in dem Fall, dass Verschmutzungen in den Kanal 12 oder
die Leitung 20 eindringen sollten, einen störungsfreien
Weiterbetrieb zu ermöglichen, verzweigen
sich sowohl der Kanal 12 als auch die Leitung 20 innerhalb
des Schachts 10. Derjenige Zweig, der jeweils geodätisch betrachtet
tiefer liegt und nicht mit dem Druckaufnehmer 21 bzw. der
von diesem kommenden Leitung 18 versehen ist, besitzt einen
freien Querschnitt, der mittels eines Schiebers 23, 24 bzw. 25 öffenbar
ist, um Verschmutzungen bedarfsweise herausspülen zu können.
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- 1
- Schlauchwehr
- 2
- Schlauch
- 3
- Membran
- 4
- Fundament
- 5
- Innenraum
- 6
- Linie
- 7
- Linie
- 8
- Zenit
- 9
- Klemmschiene
- 10
- Schacht
- 11
- Oberfläche
- 12
- Kanal
- 13
- Abschnitt
- 14
- Abschnitt
- 15
- Abschnitt
- 16
- Innenseite
- 17
- Druckaufnehmer
- 18
- Messleitung
- 19
- Vorschlussstopfen
- 20
- Leitung
- 21
- Druckaufnehmer
- 21'
- Stelle
- 22
- Messleitung
- 23
- Schieber
- 24
- Schieber
- 25
- Schieber
- A
- Abstand
- H
- Höhe
- ΔH
- Höhendifferenz