DE2757704C3 - Gewässersperre, insbesondere Hochwassersperre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gewässersperre, insbesondere Hochwassersperre, bestehend aus einem Gründungskörper, einer daran quer zur Sperrichtung angelenkten Klappe und einer einen mit Druckmittel füllbaren Raum unterhalb der Klappe begrenzenden Membran.

Bei einem bekannten Wehr dieser Art (DE-OS 44 678) schließt die Klappe mit dem Grundkörper und einer die freien Enden von Klappe und Grundkörper miteinander verbindenden Folie den Druckmittelraum ein, der zum Anheben der Klappe mittels einer Pumpe mit Wasser gefüllt wird. Das Volumen des Druckmittelraums ist sehr groß, weil seine Höhe die Wehrhöhe bestimmt und seine Länge in Strömungsrichtung noch größer ist. Die bekannte Vorrichtung ist deshalb nur in solchen Anwendungsfällen brauchbar, in denen das Wehr praktisch ständig in Funktion bleibt und nur die Höhe des Wehrs zur Anpassung an die; jeweiligen Verhältnisse mehr oder weniger geänder: wird, wobei es auf die Änderungsgeschwindigkeit nicht ankommt. Nicht brauchbar ist die bekannte Vorrichtung für solche Anwendungsfälle, in denen eine: Gewässer sperre rasch errichtet und wieder beseitigt werden soll.

Dieser Nachteil könnte nur durch entsprechend große Bemessung der Pumpanlagen und damit um den Preis hoher Investitionskosten gemildert werden.

Ferner eignet sich die bekannte Vorrichtung nur für schmale Gewässer mit entsprechend geringer Sperrenlänge. Es ist nämlich nicht vorstellbar, wie bei großer Sperrenlänge mehrere Abschnitte der Membran dicht miteinander verbunden werden könnten und die einzelne Abschnitte zum Zwecke der Reparatur mit

ίο vertretbarem Aufwand ausgetauscht werden könnten.

Schließlich hat die bekannte Vorrichtung den Nachteil, daß sie zu Schwingungen neigt. Die Membran kann nämlich Einflüssen, die eine Änderung der Klappenneigung bewirken wollen, leicht nachgeben, so daß Schwingungen entstehen können, die insbesondere in solchen Einsatzfällen katastrophale Folgen haben können, in denen durch Seegang mit periodischer Anregung gerechnet werden muß oder in denen zwischen miteinander verbundenen Sperrenabschnitten gekoppelte Schwingungen auftreten können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die geringere Hebe- und Senkzeiten bei mäßigem Aufwand für die Pumpen- und Leitungsanlagen ermöglicht, die auch den Aufbau relativ langer Sperren, die aus einzelnen Abschnitten zusammengesetzt sind, gestattet, wobei die einzelnen Abschnitte leicht reparierbar sird, und die geringere Schwingungsneigung hat.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Membran von mindestens einem im Querschnitt in sich geschlossenen, nur einen Teil des Raums unter der Klappe als Druckmittelraum einschließenden Schlauch gebildet ist, der zwischen einer fest mit dem Gründungskörper verbundenen Fläche und einer fest mit der Klappe verbundenen Fläche angeordnet ist.

Dank dem wesentlich geringeren Volumen des von dem Schlauch gebildeten Druckmittelraums kann dieser rasch gefüllt und entleert werden, so daß die Hebe- und Senkzeiten der Klappe verkürzt werden. Der Schlauch kann leicht ausgewechselt werden, weil er nicht dicht mit der Klappe oder dem Grundkörpei verbunden zu sein braucht. Es ist lediglich notwendig, ihn an der vorgesehenen Stelle zwischen dem Grundkörper und

Cj der Klappe zu halten, wobei die dafür vorgesehene Halterung leicht lösbar gestaltet werden kann. Im Falle einer Reparatur braucht der schadhafte Schlauch lediglich ohne aufwendige Montagearbeit gegen einen anderen ausgetauscht zu werden. Dichter Anschluß von Schlauchabschnitten, die in einer Reihe einander benachbart sind, ist nicht erforderlich. Jeder Schlauch kann an beiden Enden geschlossen sein und jeweils für sich mit den Zuführungseinrichtungen verbunden sein. Die Schlauchabschlüsse stellen keine dichtungstechnisehen Probleme. Die Schwingungsneigung wird wesentlich verringert, weil der Druck innerhalb des Schlauches — entsprechend seiner geringeren Größe — größer sein muß als bei den bekannten, die gesamte Unterfläche der Klappe ausfüllenden Druckmittelräumen, so daß schwingungsanregende Einflüsse einen größeren Widerstand vorfinden. Auch gekoppelte Schwingungen benachbarter Abschnitte treten nicht so leicht auf, weil diese nur über die gemeinsamen Versorgungsleitungen miteinander in Verbindung ste-

b5 hen und daher ein schwingendes Hin- und Herströmen dc^ Druckmittels wegen der drosselnden Wirkung dieser Leitungen in vernachlässigbarer Größenordnung bleibt.

Der Materialaufwand für Membranmaterial ist im Falle der Erfindung nicht oder nicht wesentlich höher ils bei den bekannten Vorrichtungen. Der Umfang des Schlauchs liegt nämlich in derselben Größenordnung wie die Länge der zuvor benötigten Membran. Obwohl 5 der Druck im Druckmittelraum im Falle der Erfindung höher ist als bei den bekannten Vorrichtungen, braucht die Membran nicht oder nicht wesentlich dicker bemessen zu werden, weil der Krürnmungsradiugeringer ist und daher die Membranzugspannung verringert wiru.

Die Membranzugspannung kann weiter dadurch verringert werden, daß an der Innenseite der freien Schlauchwand Zugglieder angreifen, die in dieser freien Wand die durchgehende Krümmung durch zwei is benachbarte, gleichsinnige Krümmungen ersetzen, deren Krümmungsradius entsprechend geringer ist Wegen ihrer Einfachheit wird jedoch eine Ausführungsform dieses Gedankens bevorzugt, bei der der einfache Schlauch ersetzt ist durch zwei oder mehr Schläuche, die den Druckmittelraum im Querschnitt zusammensetzen, indem ihre Querschnitte zwischen der Anlagefläche am Gründungskörper und der Anlagefläche an der Klappe hintereinander geschaltet sind, wobei das Zugglied jeweils in der Grenzfläche zwischen zwei benachbarten Schläuchen angreift. Diese Anordnung ist einfacher und sicherer als diejenige, bei der Zugglieder innerhalb eines einheitlichen Schlauchkörpers vorgesehen sind, zumal wenn das Zugglied auch zur örtlichen Festlegung der Schläuche ausgebildet ist

Es ist an sich bekannt die Klappe ganz oder teilweise hohl zur Bildung eines mit Gas füllbaren Auftriebsvolumens auszubilden. Dies ist auch im Zusammenhang mit der Erfindung möglich. Vorteilhafter ist es jedoch, wenn ein oder mehrere Auftriebskörper an der Klappe befestigt ist (sind), weil es aufwendig ist wenn die Klappe mit einen dichten und ggf. reparaturanfälligen Hohlraum versehen werden muß, während aus korrosionsfestem Material bestehende Auftriebskörper leicht und austauschbar angebracht werden können.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein Zugglied oder mehrere Zugglieder zur Begrenzung der Klappenbewegung und ggf. zur Festlegung der Klappe in der Sperrstellung gegenüber einer im Übermaß vorgesehenen Öffnungskraft vorgesehen ist bzw. sind. Es ist zwar bekannt (DE-OS 27 18 991), an einem Klappenwehr eine Kette vorzusehen, um die Klappe vor einem Umschlag bei evtl. Strömungsumkehr zu schützen; jedoch wird das Zugglied gemäß der Erfindung insofern in neuer Weise so genutzt, als es die angehobene Stellung gegenüber der hebenden Kraft des Druckmittelraums fixiert, wobei diese hebende Kraft größer bemessen ist als die Kraft die durch das Gewicht der Klappe und durch etwaige äußere Einflüsse (Niveaudifferenz des Wassers, Seegang etc.) in senkender Richtung ausgeübt werden. Dadurch erhält man eine absolut starre Sperrenstellung: jegliche Schwingung, die bei großen Sperrengbmessungen und starkem Seegang zu kaum kalkulierbaren Kräften führen könnte, wird ausgeschaltet w>

Diese Ausführungsform ei_br.et sich offensichtlich vornehmlich für Vorrichtungen zum vollkommenen Absperren von Gewässern, nämlich beispielsweise zum Absperren von Hafenbecken oder Flußmündungen gegenüber einer Flut ungewöhnlicher Höhe, weil eine bestimmte Sperrstellung durch die Länge des Zugglieds von vornherein festgelegt ist. 'edoch ist es selbstverständlich auch denkbar, daß die Länge des Zugglieds variabel gestaltet wird, indem Einrichtungen zur Verkürzung bzw. Verlängerung des Zugglieds vorgesehen sind, die durch sehr einfache und robuste mechanische Vorrichtungen zumindest im elastischen Zustand leicht betätigt werden können.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die vorteilhafte Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem Schlauch zur Bildung des Druckmittelraums,

Fig. 2 eine ähnliche Ausführungsform mit zwei den Druckmittelraum bildenden Schläuchen.

Der Gründungskörper 1 des Bauwerks ist im Grund des Gewässers so tief ausgeführt, daß Unterläufigkeit verhindert wird. An dem Gründungskörper ist über das Gelenk 2 die Klappe 3 angelenkt, wobei die Fuge zwischen Klappe und Gründungskörper mittels eines Dichtungsbandes 4 wasserdicht verschlossen ist. Die Klappe 3 enthält Hohlräume 5, die mittels nicht gezeigter Einrichtungen zur Zuführung von Druckluft ausgeblasen werden können und dadurch einen Auftrieb erzeugen, der das Aufrichten der Klappe bewirkt oder unterstützt. Entsprechend sind auch Vorrichtungen vorgesehen, die den Auslaß des Gases zum Zwecke des Absenkens der Klappe oder zur Verringerung ihres Auftriebs ermöglichen.

Der Gründungskörper weist eine nach oben offene Ausnehmung 6 zur Aufnahme der Klappe und aller mit ihr verbundenen Teile im abgesenkten Zustand auf.

Die Sperrichtung, d. h. die Richtung, in der das abzusperrende Wasser drängt, ist mit dem Pfeil 7 angedeutet. Aufgrund der Sperrwirkung stellen sich unterschiedliche Wasserspiegel 8 und 9 ein.

Im Raum unterhalb der Klappe 3 ist der Schlauch 10 angeordnet, dessen Längsrichtung parallel zur Richtung der Klappe 3 und des Gelenks 2 liegt. Er enthält den Druckmittelraum 11 und liegt einerseits an der nach oben gewendeten Fläche 12 des Gründungskörpers und andererseits an der nach unten gewendeten Fläche 13 der Klappe 3 an. Er ist daher zur Kraftübertragung zwischen diesen beiden Flächen durch inneren Überdruck in der Lage. Über einen Stutzen 14 ist er an eine Fülleitung 15 angeschlossen, die von einer Pumpanlage ausgeht und außer dem dargestellten Schlauch ggf. auch noch weitere entsprechende Schläuche versorgt. Dieselbe Leitung dient auch zur Abführung der Flüssigkeit aus dem Schlauch, wenn die Klappe gesenkt werden soll.

Der Schlauch ist mit Lappen 16, 17 versehen, die ortsfest am Gründungskörper bzw. an der Klappe 3 oder an der Klappenbefestigung verankert sein können, um die korrekte Lage des Schlauchs zu sichern.

Bei 23 ist eine Spülanordnung angedeutet, durch die Eintrieb unter der Klappe ausgespült werden kann.

Zum Heben der Klappe wird Wasser über die Rohre 15, 14 in den Schlauch 10 und ggf. weitere Schläuche eingespeist, bis die gewünschte Klappenlage erreicht ist. Entsprechen wird zum Absenken der Klappe Wasser durch die genannten Rohre aus dem Schlauch entnommen. Man erkennt, daß der Schlauch leicht auswechselbar ist nach Lösung der entsprechenden Befestigungsgiieder und der Stutzenverbindung.

Soweit nicht im folgenden anders beschrieben, gleicht die Austührung nach F i g. 2 derjenigen nach Fig. 1.

Der einheitliche Schlauch ist ersetzt durch ein Schlauchpaar 18, 19, die übereinander zwischen den Flächen 12 und 13 angeordnet sind. Jeder Schlauch ist durch Einrichtungen 16 und 17 an seinem Platz

verankert. Außerdem ist zwischen den beiden Schläuchen eine flexible oder starre Platte 20 angeordnet, die mit beiden Schläuchen fest verbunden ist und bei 21 flexibel verankert ist, so daß sie einerseits der Hubbewegur - der Schläuche nachgeben kann, andererseits aber gleichfalls an ihrer Festlegung beteiligt ist. Selbstverständlich könnte jeder der beiden Schläuche gesondert mit der Fülleitung 15 verbunden sein. Bevorzugt wird jedoch eine Anordnung, bei der nur einer dieser beiden Schläuche mit der Fülleitung verbunden ist, während der andere mittelbar über Öffnungen 31 gefüllt wird, die die Innenräume beider Schläuche miteinander verbinden.

Auch der Innenraum der Klappe gemäß F i g. 2 kann mit Auftriebs-Hohlräumen versehen sein. Statt dessen oder zusätzlich zeigt Fig. 2 einen unter der Klappe befestigten, gasgefüllten Schlauch 22 als leicht ersetzbaren Auftriebskörper. Dieser kann ständig mit Gas gefüllt sein. Er kann statt dessen aber auch mit steuerbaren Gasversorgungs- und -Entnahmevorrichtungen verbunden sein, die es erlauben, ihn zu füllen, wenn die Klappe gehoben werden soll oder in der gehobenen Stellung durch zusätzlichen Auftrieb gesichert werden soll.

Zwischen der Klappe und dem Grundkörper ist wenigstens ein flexibles Zugglied 24 vorgesehen, das eine Anhebung der Klappe über die dargestellte, höchste Stellung hinaus verhindert. In dieser Stellung wird die Klappe durch die Summe der hebenden Kräfte, die durch den Innendruck in den Schläuchen 18 und 19 sowie durch etwaige Auftriebskörper gesichert, wobei deren hebende Kraft so bemessen ist, daß sie jedenfalls größer ist als die Summe der senkenden Kräfte einschließlich der unregelmäßigen Einflüsse, die beispielsweise von unterschiedlichem Wasserstand und Seegang stammen können.

Jedoch ist die Anordnung auch ohne das Zugglied 24 verhältnismäßig schwingungsunempfindlich im Ver gleich mit den bekannten Vorrichtungen. Man erkennt nämlich aus Fi g. 1, daß der Schlauch 10 eine Senkung der Klappe bei konstanter Füllung mit inkompressiver Flüssigkeit nur durch Umfangsdehnung zulassen könnte. Diese Umfangsdehnung kann durch Verwendung von Material mit geringer Dehnfähigkeit und geeignete Dimensionierung beliebig gering gehalten werden. Da der Innendruck im Schlauch verhältnismäßig hoch ist im Vergleich mit dem an seiner freien Fläche vom Wasser übertragenen statischen Druck, folgen seine freien Konturen nahezu der Kreisform, so daß auch keine Nachgiebigkeit durch Änderung dieser Kreisform möglich ist. Demgegenüber liegt bei den bekannten Vorrichtungen der Druck im Druckmittelraum kaum höher als außen, so daß aufgrund unterschiedlicher statischer Drücke die Kontur der freien Meinbranflä- chen von der Kreisform weit entfernt ist und somit bei einer von außen durch Klappenbewegung aufgeprägten Innendruckerhöhung unter stärkerer Annäherung an die Kreisform nachgeben kann.

Man erkennt bei der Betrachtung der F i g. 2, daß die Sperre auch gegenüber einer umgekehrten Richtung wirken kann, wenn nämlich das Niveau 9 höher ist als das Niveau 8. Wenn eine solche Wirkung beabsichtigt ist, wird die Klappe entweder so schwer ausgeführt, daß sie von einer während des Aufrichtens sich einstellenden Niveaudifferenz bzw. Strömungsstaukraft nicht ruckar tig hochgeschlagen werden kann oder man achtet darauf, daß das Anheben der Klappe bei Strömungsstillstand erfolgt.

Im Hinblick auf Schwingungsunempfindlichkeit ist es zweckmäßig, wenn das Klappengewicht auch bei Anwesenheit von Auflriebskörpern so groß gewählt wird, daß der Innendruck in den Schläuchen 18,18 oder 19 groß genug ist zur Ausbildung im wesentlichen kreisförmiger Konturen der freien Flächen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Gewässersperre, insbesondere Hochwassersperre, bestehend aus einem Gründungskörper, einer daran quer zur Sperrichtung angelenkten Klappe und einer einen mit Druckmittel füllbaren Raum unterhalb der Klappe begrenzenden Membran, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran von mindestens einem im Querschnitt in sich geschlossenen, nur einen Teil des Raums unter der Klappe (3) als Druckmittelraum (11) einschließenden Schlauch (10) gebildet ist, der zwischen einer fest mit dem Gründungskörper (1) verbundenen Fläche (12) und einer fest mit der Klappe (3) verbundenen Fläche (13) angeordnet ist.

2. Gewässersperre nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der freien Schlauchwand Zugglieder zur Verminderung der Membranspannung angreifen.

3. Gewässersperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelraum (11) von mehreren Schläuchen (18, 19) im Querschnitt zusammengesetzt ist, in deren Grenzfläche ein Zugglied (20) angreift.

4. Gewässersperre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugglied (20) zur örtlichen Festlegung der Schläuche (18,19) ausgebildet ist.

5. Gewässersperre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Auftriebskörper (22) an der Klappe (3) befestigt ist (sind).

6. Gewässersperre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein flexibles Zugglied (24) zur Begrenzung der Klappenbewegung und ggf. zur Festlegung der Klappe in der offenen Sperrstellung gegenüber einer im Übermaß vorgesehenen Öffnungskraft oder einer Strömungsumkehr vorgesehen ist.

7. Gewäs5.ersperre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrieb der Auftriebskörper (22) veränderbar ist.