DE3937685A1

DE3937685A1 - Rueckstauwehr an vorflutern

Info

Publication number: DE3937685A1
Application number: DE19893937685
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Ing Frigger
Original assignee: HST HYDRO SYSTEMTECHNIK GmbH
Current assignee: HST HYDRO SYSTEMTECHNIK GmbH
Priority date: 1989-11-13
Filing date: 1989-11-13
Publication date: 1991-05-23
Anticipated expiration: 2009-11-14
Also published as: DE3937685C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rück stauwehr für eine im wesentlichen quer zur Flußrichtung eines Vorfluters angeordnete Zu-/Abflußleitung eines Kanalnetzes oder dergleichen, wobei im Verlauf der Zu-/Abflußleitung eine Wehrklappe angeordnet ist, die bei Normalwasserstand den ungehinderten Abfluß vom Kanalnetz zum Vorfluter ermöglicht und bei Hochwas serstand das Wehr schließt.

Rückstauwehr dieser Art sind bekannt und dienen ganz allgemein dazu, Kanalnetze oder dergleichen, wie zum Beispiel auch Regenwasserbecken und Kläranlagen dann zu schützen, d. h. gegen einen Vorfluter wie zum Bei spiel einen Flußlauf abzuschotten, wenn im Vorfluter Hochwasser auftritt. Wäre bei diesem Betriebsfall kein Rückstauwehr vorhanden, so würde das Hochwasser nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren in das im allgemeinen quer zur Flußrichtung des Vorfluters angeordnete Kanalnetz oder dergleichen eindringen und Schaden verursachen.

Die bekannten Rückstauwehre gehen von Zu-/Abflußlei tungen zwischen einem Kanalnetz beziehungsweise einer Behandlungsanlage, einem Regenbecken, einem Klärbecken, etc. und dem Vorfluter aus, bei denen ein sogenannter Sohlsprung vorhanden ist, d. h. der Vorfluter liegt relativ zur Zu-/Abflußleitung niveaumäßig tiefer. Dabei wird die über eine Seilumlenkung und ein Gegen gewicht geschlossen gehaltene Wehrklappe im Betriebs fall "Normalwasser" bei einer definierten Wasserdruck höhe oberwasserseitig geöffnet, so daß Wasser abfließen kann. Im Betriebsfall "Hochwasser" wird die Wehrklappe durch den unterwasserseitigen Wasserdruck in Richtung "Schließen" zurückgeklappt. Abgesehen davon, daß der genannte Sohlsprung meist nicht vorhanden ist, haben die bekannten Konstruktionen den Nachteil, daß im Normalfall die Wehrklappe durch Aufstau betätigt ist. Dies bedeutet nämlich, daß dann wenn kein oder nur wenig Wasser zum Vorfluter hin fließt, die Wehrklappe geschlossen bleibt und sich somit Schmutz absetzen kann, der dann auch nicht ohne weiteres wieder wegge spült wird, wenn sich der Betriebszustand "Normalwas ser" wieder einstellt.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Auf gabe besteht darin, ein Rückstauwehr der gattungsge mäßen Art anzugeben, bei dem einerseits im Verlauf der Zu-/Abflußleitung kein Sohlsprung vorhanden beziehungsweise erforderlich ist, bei dem im Normalfall keine Einbauten den Abflußquerschnitt beeinträchtigen und bei dem andererseits die in Verbindung mit geringen Wassermengen verbundenen nachteiligen Schlamm- und Schmutzablagerungen von vornherein vermieden sind.

Die genannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wehrklappe in der Zu-/Abflußleitung so angelenkt ist, daß sie sich bei Normalwasserstand oberhalb des Strömungsquerschnitts der Zu-/Abflußleitung befindet, daß ein separater Steuerschacht vorgesehen ist, der im Hochwasserfall mit dem Vorfluter verbunden ist, und daß im Steuerschacht ein mit der Gelenkachse der Wehrklappe gekoppelter Gewichtskörper angeordnet ist, der im Hochwasserfall von dem in den Steuerschacht eintretenden Wasser eine Auftriebskraft erfährt, über die der Gleichgewichtszustand zwischen den Momenten aus dem Gewicht der Wehrklappe einerseits und dem Gewichtskörper andererseits aufgehoben und die Wehr klappe in die Zu-/Abflußleitung eingetaucht wird.

Damit wird erreicht, daß im Normalzustand und auch im Zustand "kein" beziehungsweise "wenig" Wasser die Wehrklappe außerhalb des Strömungsquerschnitts der Zu-/Abflußleitung liegt, und daß im Betriebszustand "Hochwasser" die Wehrklappe automatisch, d.h. vom Hochwasserpegel gesteuert die Zu-/Abflußleitung verschließt. Eine derartige selbsttätige Regelung kann ansonsten nur durch Wehre mit Fremdantrieb und mit mehr oder weniger komplexen Meß- und Regeleinrich tungen verifiziert werden.

Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen dieser Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche Die Einzel heiten werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch ein Rückstauwehr einer Kläranlage in drei Ansichten für den Betriebsfall "Normalwasser";

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch das Rückstauwehr nach Fig. 1 für den Betriebsfall "Hochwasser".

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch ein Rückstauwehr 1, sowie eine Schnittdarstellung durch den Grundriß und ein Querschnitt (längs der Schnittlinie A-A) dieses Rückstauwehrs dargestellt. Diese Funktionseinheit Rückstauwehr 1 besteht dabei im wesentlichen aus einem rechteckigen (vergleiche Querschnittszeichnung) Schacht 2, der im Verlaufe einer Zu-/Abflußleitung 3 zwischen einer - nicht dargestellten - Kläranlage und einem sogenannten Vorfluter 4, der beispielsweise ein Fluß lauf sein kann. Die Zu-/Abflußleitung 3 besteht ihrerseits aus einer Zuflußleitung 31 von der Kläran lage zum Rückstauwehr 1 und einer Abflußleitung 32 vom Rückstauwehr 1 zum Vorfluter 4. Der Darstellung nach Fig. 1 ist insbesondere auch zu entnehmen, daß der Übergang von der Zu-/Abflußleitung 3 zum Vorflu ter 4, also vom Oberwasser zum Unterwasser, annähernd niveaugleich liegt.

Die Erfindung an sich bezieht sich auf die bestimmungs gemäße Funktion des Rückstauwehrs 1, die darin besteht, daß

- im Betriebsfall "Normalwasser" der Strömungsquerschnitt der Zu-/Abflußleitung 3 offen steht, und
- im Betriebsfall "Hochwasser" der Rückfluß vom hochwasserführenden Vorfluter 4 zum nachgeschalteten Kanalnetz oder dergleichen unterbunden wird.

Konstruktiv wird diese Funktion dadurch erfüllt, daß im Betriebsfall "Normalwasser" eine Wehrklappe 5 aus dem Bereich des Strömungsquerschnitts der Zu-/Abfluß leitung 3 herausgeschwenkt ist (vergleiche Längsschnitt nach Fig. 1) und daß diese Wehrklappe 5 im Betriebsfall "Hochwasser" in den Bereich des Strömungsquerschnitts der Zu-/Abflußleitung 3 eingeschwenkt ist, so daß die Zuflußleitung 31 verschlossen und das nachgeschal tete Klärwerk vom Vorfluter 4 "abgekoppelt" ist (ver gleiche Fig. 2).

Die genannte Wehrklappe 5 ist also so angelenkt, daß sie zwischen einer "Ruhestellung" - oberhalb des im Verlauf der Zu-/Abflußleitung 3 im Schacht 2 gebil deten Strömungsquerschnitts, und einer "Hochwasserstel lung" - wobei die Wehrklappe 5 in den genannten Strö mungsquerschnitt eintaucht - verschwenkbar ist. Dazu ist die Wehrklappe 5 mit einer Gelenkachse 6 gekoppelt, die nach außen durch den Schacht 2 ragt und hier in Drehbewegung versetzbar ist, und zwar dem jeweiligen Betriebsfall entsprechend quasi automatisch.

Dazu ist die Wehrklappe 5 im Bereich der Gelenkachse 6 über eine über zwei Umlenkrollen 7 beziehungsweise 8 geführte Seilführung 9 mit einem Gewichtskörper 10 als Kontergewicht mit einem darunterliegendem Schwimmkörper als Gegengewicht verbunden, und zwar so, daß im Betriebsfall "Normal wasser" der Gewichtskörper 10 als Kontergewicht die Wehrklappe 5 in ihre "Ruhestellung" dreht. Wird der Gewichtskörper 10 durch den darunterliegenden Schwimm körper infolge Hochwassers beispielsweise angehoben - vergleiche Fig. 2 - , so wird über die Seilführung 9 die Wehrklappe 5 abgesenkt und der Strömungsquer schnitt im Schacht 2 verschlossen.

Zur quasi automatischen Betätigung der Wehrklappe 5 sind der genannte Gewichtskörper 10 als Kontergewicht mit darunterliegendem Schwimmkörper und die Gelenk achse 6 mit den Umlenkrollen 7, 8 und der Seilführung 9 in einem separaten, vorzugsweise am Schacht 2 ange bauten Steuerschacht 11 untergebracht, der seinerseits über eine parallel zur Zu-/Abflußleitung 3 geführte By-Pass-Leitung 12 eine offene Verbindung zum Vorfluter 4 hat. Im einfachsten Fall kann diese By-Pass-Leitung auch durch eine Öffnung zwischen dem Steuerschacht und der Wehrkammer ersetzt werden. Die By-Pass-Lei tung 12 ist - wie im Längsschnitt der Fig. 1 darge stellt - so angeordnet, daß sie im Betriebsfall "Nor malwasser" N trocken liegt und der Gewichtskörper 10 als Kontergewicht mit darunterliegendem Schwimmkör per auf dem Boden des separaten Steuerschachts 11 aufliegt. Die Wehrklappe 5 ist - vergleiche Fig. 1 - dementsprechend nach oben geschwenkt.

Steigt nun - vergleiche Fig. 2 - das Wasser im Vorflu ter 4 an und fließt das Wasser entsprechend dem zeich nerisch dargestellten Ausführungsbeispiel über die By-Pass-Leitung 12 in den separaten Steuerschacht 11, so erfährt der Gewichtskörper 10 als Kontergewicht durch den darunterliegenden Schwimmkörper eine dem Pegelstand entsprechende Auftriebskraft. Übersteigt dieser Pegelstand einen vorgegebenen Wert, d. h. eine vorgegebene und über die konstruktive Zuordnung zwischen der By-Pass-Leitung 12 und dem Steuerschacht 11 einerseits, sowie über die Gewichtskraft des Gewichtskörpers 10 als Kontergewicht mit darunterlie gendem Schwimmkörper andererseits bestimmte "Hochwas sermarke" H, so wird der Gewichtskörper 10 als Konter gewicht durch den darunterliegenden Schwimmkörper im Steuerschacht 11 angehoben. über die Seilführung 9 und die spezifische Aufhängung der Wehrklappe 5 wird diese somit nach unten in den Steuerschacht 2 abgesenkt (vergleiche Pfeil X).

Mit diesem anhand der in Fig. 1 und Fig. 2 offenbarten Rückstauwehr 1 ergibt sich somit ein automatischer Schutz für Klärwerke, Kanalnetze oder dergleichen im Betriebsfall "Hochwasser", da mit dem Ansteigen des Pegels im Vorfluter 4 über die Hochwassermarke H automatisch die Wehrklappe 5 abgesenkt wird. Der Vorfluter 4 und der Steuerschacht 11 bilden dabei nun kommunizierende Röhren, so daß der Pegel im Steuer schacht 11 mit dem Pegel im Vorfluter 4 ansteigt und die Wehrklappe 5 sicher geschlossen bleibt. Erst wenn der Pegel im Steuerschacht 11 wieder unter die Hochwas sermarke H abgesunken ist und wieder Normalpegel N einnimmt, senkt sich der Gewichtskörper 10 als Konter gewicht mit daunterliegendem Schwimmkörper soweit ab, daß die Wehrklappe 5 wieder nach oben geschwenkt wird (vergleiche Pfeil Y in Fig. 1); der Gewichtskörper 10 liegt wieder auf dem Boden des Steuerschachts 11 auf.

Die Wehrklappe 5 selbst kann prinzipiell als einfache plattenförmige Klappe ausgebildet sein; sie kann aber auch - wie zeichnerisch dargestellt - als außermittig gelagerter Schwenkkörper realisiert sein. Diese kon struktive Lösung hat den Vorzug, daß der Schwenkwinkel der Gelenkachse 6 relativ gering sein kann und somit auch der "Schalthub" des Gewichtskörpers 10 als Konter gewicht mit darunterliegendem Schwimmkörper minimiert ist. Um dabei die durch den veränderlichen Hebelarm zwischen der Gelenkachse 6 und dem Schwerpunkt der Wehrklappe 5 bedingten unterschiedlichen Drehmomente zu kompensieren, kann eine der Umlenkrollen mit einer Exzenterscheibe gekoppelt sein - so daß der über die Gewichtskraft wirkende Hebelarm jeweils optimal ange paßt ist.

Was den genannten Gewichtskörper 10 als Kontergewicht mit dem darunterliegendem Schwimmkörper anbelangt, so kann dieser unter Umständen einstückig ausgebildet sein. Wesentlich ist diesbezüglich nur, daß die Ge wichtskraft einerseits und die beim Einlaufen des Wassers in den Steuerschacht 11 andererseits auftreten de Auftriebskraft so dimensioniert sind, daß sich die Schaltzustände in den Betriebsfällen "Normalwasser" und "Hochwasser" sicher einstellen.

Claims

1. Rückstauwehr für eine im wesentlichen quer zur Flußrichtung eines Vorfluters angeordnete Zu-/ Abflußleitung eines Kanalnetzes oder dergleichen, wobei im Verlauf der Zu-/Abflußleitung eine Wehrklappe angeordnet ist, die bei Normalwasser stand den ungehinderten Abfluß vom Kanalnetz zum Vorfluter ermöglicht und bei Hochwasserstand das Wehr schließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wehrklappe in der Zu-/Abflußleitung so angelenkt ist, daß sie sich bei Normalwasser stand oberhalb des Strömungsquerschnitts der Zu-/ Abflußleitung befindet,
daß ein separater Steuerschacht vorgesehen ist, der im Hochwasserfall mit dem Vorfluter verbunden ist, und
daß im Steuerschacht ein mit der Gelenkachse der Wehrklappe gekoppelter Gewichtskörper angeordnet ist, der im Hochwasserfall von dem in dem Steuer schacht eintretenden Wasser eine Auftriebskraft erfährt, über die der Gleichgewichtszustand zwischen den Momenten aus dem Gewicht der Wehrklap pe einerseits und dem Gewichtskörper andererseits aufgehoben und die Wehrklappe in die Zu-/Abfluß leitung eingetaucht wird.

2. Rückstauwehr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wehrklappe in einem rechteckigen Schacht im Verlauf der Zu-/Abflußleitung drehbar gelagert ist.

3. Rückstauwehr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht und der Steuerschacht einstückig ausgebildet sind.

4. Rückstauwehr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wehrklappe außermittig gelagert ist.

5. Rückstauwehr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensierung von Drehmomentunterschieden infolge der unterschiedlichen Hebelarme bei ge schlossener und geöffneter Wehrklappe die Wirkver bindung vom Gewichtskörper zur Wehrklappe exzen trisch geführt ist.

6. Rückstauwehr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtskörper aus einem Kontergewicht und einem Schwimmkörper besteht.

7. Rückstauwehr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Steuerschachts mit dem Vorfluter im Hochwasserfall eine dem Hochwasser stand entsprechende, parallel zur Zu-/Abfluß leitung verlaufende By-Pass-Leitung vorgesehen ist.