DE4241450A1 - Rain overflow construction for controlling water level in canal - has weir flap swivelable at horizontal axis and opening as water level before flap increases and hydraulic cylinder provided to swivel weir flap at its pivot pin - Google Patents

Rain overflow construction for controlling water level in canal - has weir flap swivelable at horizontal axis and opening as water level before flap increases and hydraulic cylinder provided to swivel weir flap at its pivot pin

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Abstract

The construction includes a system for continuously measuring water level in the front of the flap (11). The magnetic valves of the hydraulic system are controlled, if the water level exceeds a specified desired value. The weir flap (11) is opened so wide, that the max. height of the water is maintained. The hydraulic system includes a piston-cylinder unit (14, 13) for moving the weir flap (11). A sensor (10) e.g. an ultrasonic probe measures the actual water level in conjunction with an electronic level sensing unit (16). The water level actual value is fed to a regulator (23), simultaneously receiving a desired water level from the desired level former (22), and the level is adjusted accordingly. ADVANTAGE - Water level is adjustable and opening and closing operations can result reliably over long term use.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regenüberlaufbauwerk mit einer um eine horizontale Achse schwenkbargelagerten Wehrklappe, die sich bei vor der Wehrklappe ansteigendem Wasserstand öffnet. Aus der DE-PS 30 22 998 ist beispielsweise ein Regenüberlaufbauwerk der genannten Art bekannt, bei dem die Wehrklappe so konstruiert ist, daß sie sich bei einem Ansteigen des Wasserspiegels in Folge größerer Niederschlagsmengen aufgrund eines durch den Wasserdruck erzeugten Öffnungsmoments öffnet. Die Wehrklappe, die oben gelagert ist, schwenkt hoch, so daß ein Durchflußquerschnitt zwischen der Wehrklappe und einer Schwelle entsteht und das Wasser in einen zweiten Kanal überströmt. Ein solches bekanntes Regenüberlaufbauwerk weist verschiedene Nachteile auf. Zum einen ist durch die Bauart der Wehrklappe von vorn herein festgelegt, bei welchem Wasserstand im Kanal vor der Wehrklappe durch den Wasserdruck ein Öffnungsmoment entsteht, bei dem die Wehrklappe hochschwenkt. Außerdem nimmt das Regenüberlaufbauwerk verschmutztes Wasser auf, so daß damit zu rechnen ist, daß nach einiger Zeit sich Schmutzstoffe im Lagerbereich der Schwenkachse der Wehrklappe festsetzen und nicht mehr gewährleistet ist, daß die Wehrklappe sich bei dem errechneten Wasserstand tatsächlich öffnet. Eine ständige Wartung und Kontrolle der Öffnungsmechanik ist daher erforderlich.The present invention relates to a rain overflow structure with one pivoted about a horizontal axis Weir flap, which rises when rising in front of the weir flap Water level opens. From DE-PS 30 22 998 is for example a rain overflow structure of the type mentioned known, in which the weir flap is designed so that it when the water level rises in a row larger amounts of precipitation due to the Opening pressure generated by water pressure opens. The Weir flap, which is mounted on top, swings up, so that a Flow cross-section between the weir flap and one Threshold arises and the water enters a second channel overflows. Such a known rain overflow structure has various disadvantages. Firstly, due to the design the weir flap fixed from the beginning, which one Water level in the channel in front of the weir flap through the Water pressure creates an opening moment at which the Weir flap swings up. It also takes Rain overflow structure on polluted water, so that It is to be expected that after some time, contaminants in the Fix the bearing area of the swivel axis of the weir flap and is no longer guaranteed that the weir flap is at the calculated water level actually opens. A constant maintenance and control of the opening mechanism therefore required.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Regenüberlaufbauwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Wasserstand, bei dem sich die Wehrklappe öffnet, einstellbar ist und die Öffnungs- bzw. Schließfunktion auch auf Dauer zuverlässig erfolgt.The object of the present invention is therefore a rain overflow structure of the type mentioned create at which the water level at which the Weir flap opens, is adjustable and the opening or Locking function is reliable even in the long term.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Regenüberlaufbauwerk der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Die Schwenkbewegung der Wehrklappe um ihre horizontale Achse erfolgt automatisch über eine Hydraulik. Außerdem ist eine Meßvorrichtung vorgesehen, mittels derer der Wasserstand vor der Wehrklappe ständig gemessen wird und eine Regelvorrichtung, die, wenn die Wasserstandshöhe einen vorgegebenen Sollwert überschreitet, die Magnetventile der Hydraulik ansteuert und die Wehrklappe so weit öffnet, daß die maximale Wasserstandshöhe eingehalten wird. Der erfindungsgemäße Vorteil besteht darin, daß bei einem normalen Einstauereignis die Wehrklappe geschlossen bleibt und somit das maximale Beckenvolumen des Überlaufbauwerks unter Berücksichtigung der Rückstaulinie im Becken ausgenutzt werden kann. Wenn ein Überlaufereignis eintritt, wird die Wehrklappe durch eine entsprechende Steuerung nur so weit geöffnet, daß das Niveau im Becken innerhalb eines Toleranzbereichs um einen vorher festgelegten maximal zulässigen Wasserstandspegel konstant bleibt. Nach Erreichen dieser vorgegebenen Wasserstandshöhe hmax wird vorzugsweise die Öffnungsstellung der Wehrklappe kontinuierlich geregelt, wobei die Wehrklappe gegebenenfalls wieder geschlossen wird, wenn die Wasserstandshöhe unter einen vorgegebenen Sollwert absinkt. Bei Erreichen des vorher definierten Niveaus hmax wird zunächst eine Hydraulikpumpe eingeschaltet und dann werden mittels der Regelvorrichtung die Magnetventile der Steuerung angesteuert und die Wehrklappe geöffnet. Auch bei zunehmender Überfallmenge kann durch weiteres Öffnen der Wehrklappe das Niveau vor der Wehrklappe konstant gehalten und somit das Beckenvolumen maximal ausgenutzt werden.The solution to this problem is provided by a rain overflow structure according to the invention of the type mentioned at the outset with the characterizing features of the main claim. The weir flap swivels automatically around its horizontal axis via a hydraulic system. In addition, a measuring device is provided, by means of which the water level in front of the weir flap is continuously measured and a control device which, when the water level exceeds a predetermined setpoint, controls the solenoid valves of the hydraulics and opens the weir flap so that the maximum water level is maintained. The advantage according to the invention is that the weir flap remains closed during a normal accumulation event and the maximum basin volume of the overflow structure can thus be used taking into account the backflow line in the basin. If an overflow event occurs, the weir flap is only opened so far by a corresponding control that the level in the pool remains constant within a tolerance range around a predetermined maximum permissible water level. After reaching this predetermined water level h max , the opening position of the weir flap is preferably regulated continuously, the weir flap possibly being closed again when the water level drops below a predetermined target value. When the previously defined level h max is reached, a hydraulic pump is first switched on and then the solenoid valves of the control are actuated by means of the regulating device and the weir flap is opened. Even if the amount of hold-up increases, the level in front of the weir flap can be kept constant by further opening the weir flap, thus making maximum use of the pool volume.

Die Wehrklappe kann in ihrem unteren Bereich gelagert sein, so daß bei Öffnen der Wehrklappe das Wasser über die Wehrklappe strömt. Die Wehrklappe kann aber auch in ihrem oberen Bereich gelagert sein und auf einer Schwelle aufliegen, so daß bei Öffnen der Wehrklappe das Wasser durch einen Durchflußquerschnitt zwischen der Wehrklappe und der Schwelle strömt. The weir flap can be stored in its lower area, so that when you open the weir flap the water over the Weir flap flows. The weir flap can also be in your be stored in the upper area and on a threshold rest so that when the weir flap is opened, the water flows through a flow cross-section between the weir flap and the Threshold flows.  

Die Wasserstandshöhe kann beispielsweise mittels einer Ultraschallsonde oder eine kapazitiven oder piezoresistiven Drucksonde gemessen werden.The water level can, for example, by means of a Ultrasonic probe or a capacitive or piezoresistive Pressure probe can be measured.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß an der Wehrklappe, an dem Hydraulikstempel oder in einer separaten Hydraulikkammer eine Neigungsmeßvorrichtung angeordnet ist, die den Öffnungswinkel der Wehrklappe erfaßt. Mittels einer elektronischen Einrichtung kann dann aus dem Neigungswinkel der Wehrklappe die Wasserabschlagsmenge in m3/sec bzw. die Überlaufmenge in m3 errechnet und gegebenenfalls angezeigt werden. Die Überlaufhöhe ergibt sich aus dem Neigungswinkel der Wehrklappe über eine Winkelfunktion. Aus dieser Überlaufhöhe läßt sich wiederum mit der entsprechenden Q/h-Funktion die Überlaufmenge errechnen.According to a development of the invention, it is provided that an inclination measuring device is arranged on the weir flap, on the hydraulic ram or in a separate hydraulic chamber, which detects the opening angle of the weir flap. By means of an electronic device, the water discharge quantity in m 3 / sec or the overflow quantity in m 3 can then be calculated from the inclination angle of the weir flap and, if necessary, displayed. The overflow height results from the angle of inclination of the weir flap via an angle function. The overflow quantity can be calculated from this overflow height using the corresponding Q / h function.

Die Steuerung für die Hydraulik der Wehrklappe kann so ausgelegt sein, daß jeweils in vorgegebenen Zeitabständen, z. B. alle 24 Stunden, ein automatisches Öffnen der Wehrklappe bis zu einem berührungslosen Endschalter erfolgt. Durch diese Funktion wird Stillstandskorrosion oder Anbackungen vermieden, wenn in dem entsprechenden Zeitraum keine andere Reglerfunktion wegen Ausbleiben eines Überlaufereignisses notwendig ist. Sollte es dabei aufgrund von mechanischen Störungen nicht möglich sein, den angesteuerten Endschalter zu erreichen, wird nach einer frei programmierbaren Zeit eine Alarmmeldung abgegeben.The control for the hydraulic of the weir flap can do so be designed so that at predetermined time intervals, e.g. B. every 24 hours, an automatic opening of the Weir flap up to a non-contact limit switch. This function eliminates corrosion or Avoid caking if in the appropriate period no other controller function due to the absence of one Overflow event is necessary. Should it be due to this mechanical failures, the Reaching controlled limit switches is released after one programmable time an alarm message.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigenIn the following the present invention with reference to Embodiments with reference to the accompanying Drawings described in more detail. Show

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Regelung für ein erfindungsgemäßes Regenüberlaufbauwerk; Figure 1 is a schematic representation of the control for a rain overflow structure according to the invention.

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch einen Teil eines Regenüberlaufbauwerks; Figure 2 is a vertical section through part of a rain overflow structure.

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeils III von Fig. 2; Fig. 3 is a view in the direction of arrow III of Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt durch das Regenüberlaufbauwerk entlang der Linie IV-IV von Fig. 3. Fig. 4 is a section through the rainwater overflow structure taken along the line IV-IV of FIG. 3.

Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 die Regelung der Wehrklappe bei einem erfindungsgemäßen Regenüberlaufbauwerk erläutert. Die Wehrklappe 11 liegt auf einer Schwelle 18 auf und ist um eine horizontale Schwenkachse 12 schwenkbar gelagert. Das Öffnen und Schließen der Wehrklappe 11 geschieht mittels der hydraulischen Kolben-Zylindereinheit, umfassend den Hydraulikzylinder 13 und den Kolben 14, der an der Wehrklappe 11 angreift. Der Istwasserstand vor der Wehrklappe 11 ist mit 19 bezeichnet. Dieser Wasserstand wird über den Sensor 10, der z. B. eine Ultraschallsonde ist, gemessen und das entsprechende Signal wird an die Niveauelektronik 16 geleitet. Von der Niveauelektronik wird über die Verbindung 24 der Wasserstands-Istwert in den Regler 23 eingespeist. Gleichzeitig erhält der Regler 23 von der Sollwertvorgabe 22 einen vorzugebenden Wasserstands-Sollwert.First, the control of the weir flap in a rain overflow structure according to the invention is explained with reference to FIG. 1. The weir flap 11 rests on a threshold 18 and is pivotally mounted about a horizontal pivot axis 12 . The weir flap 11 is opened and closed by means of the hydraulic piston-cylinder unit, comprising the hydraulic cylinder 13 and the piston 14 , which acts on the weir flap 11 . The actual water level in front of the weir flap 11 is designated 19 . This water level is monitored by the sensor 10 , which, for. B. is an ultrasonic probe, measured and the corresponding signal is passed to the level electronics 16 . The actual water level value is fed into the controller 23 from the level electronics via the connection 24 . At the same time, the controller 23 receives from the setpoint specification 22 a set water level setpoint.

An der Wehrklappe 11 ist im Bereich der Schwenkachse 12 außerdem ein Winkelsensor 15 angeordnet (sogenanntes Inklinometer), der den Neigungswinkel der Wehrklappe erfaßt und an die Wehrwinkelelektronik 17 weiterleitet. Der berechnete Neigungswinkel der Wehrklappe wird über die Verbindung 26 in die Auswerteelektronik 20 eingespeist, in die außerdem über die Verbindung 25 die Wasserstandshöhe h vor der Wehrklappe eingegeben wird. Aus diesen Angaben wird die Überlaufhöhe berechnet und aus dieser wiederum die Wasserabschlagsmenge, die an der Anzeigevorrichtung 21 in m3 pro Sekunde angezeigt wird.An angle sensor 15 (so-called inclinometer) is also arranged on the weir flap 11 in the region of the pivot axis 12 , which detects the inclination angle of the weir flap and transmits it to the weir angle electronics 17 . The calculated inclination angle of the weir flap is fed via connection 26 into the evaluation electronics 20 , into which the water level h in front of the weir flap is also entered via connection 25 . From this information, the overflow height is calculated and from this in turn the water discharge amount, which is displayed on the display device 21 in m 3 per second.

Der Regler 23 vergleicht den Wasserstands-Sollwert und den Wasserstands-Istwert und gibt über die Verbindung 27 ein entsprechendes Signal an das Hydraulikaggregat 28, das über die Leitung 29 ein Magnetventil ansteuert und die Wehrklappe öffnet bzw. über die Leitung 30 ein Magnetventil ansteuert und die Wehrklappe 11 schließt.The controller 23 compares the water level setpoint and the actual water level and sends a corresponding signal to the hydraulic unit 28 via the connection 27 , which controls a solenoid valve via line 29 and opens the weir flap or controls a solenoid valve via line 30 and the Weir flap 11 closes.

Die Hydraulikzylinder-Kolbeneinheit ist aus den Fig. 2 bis 4 besser erkennbar und wird anhand dieser Fig. näher erläutert. Das Regenüberlaufbauwerk weist gemäß Fig. 2 einen Abflußkanal 32 auf und einen Zuflußkanal 35, der über die an ihrem oberen Ende schwenkbar gelagerte Wehrklappe 11, die auf einer Schwelle 18 aufsitzt, verschließbar ist. Das Regenüberlaufbauwerk ist gemäß dem Ausführungsbeispiel im Erdreich angeordnet und weist eine Beckendecke 34 auf und einen geneigten Beckenboden 33, über den die Überlaufmengen zum Vorfluter hin ablaufen. Der Hydraulikzylinder 13 ist, wie man aus Fig. 3 erkennt, seitlich neben der Beckenwand 36 gelagert. Der hydraulisch ausfahrbare Kolben 14 ist gelenkig mit einem Schwenkarm 31 verbunden, so daß der Schwenkarm im Uhrzeigersinn schwenkt (siehe Fig. 2) wenn der Kolben 14 ausfährt. Eine obere Stellung des Schwenkarms 31′ und der Wehrklappe 11′ ist gestrichelt dargestellt. Dieser Schwenkarm 31 ist starr mit der Wehrklappe 11 verbunden. Das Becken ist über einen vertikalen Schacht 37 von oben her zugänglich. Der Hebel 31 greift, wie man aus den Fig. 3 und 4 sieht, an einer Welle 38 an, die mit der Wehrklappe 11 fest verbunden ist und die sich um die Drehachse 12 dreht.The hydraulic cylinder-piston unit can be better seen from FIGS. 2 to 4 and is explained in more detail with reference to this figure . According to FIG. 2, the rain overflow structure has an outflow channel 32 and an inflow channel 35 , which can be closed via the weir flap 11 which is pivotably mounted at its upper end and which is seated on a threshold 18 . According to the exemplary embodiment, the rain overflow structure is arranged in the ground and has a basin cover 34 and an inclined basin floor 33 , via which the overflow quantities run to the receiving water. As can be seen from FIG. 3, the hydraulic cylinder 13 is mounted laterally next to the pool wall 36 . The hydraulically extendable piston 14 is pivotally connected to a swivel arm 31 , so that the swivel arm swivels clockwise (see FIG. 2) when the piston 14 extends. An upper position of the swivel arm 31 'and the weir flap 11 ' is shown in dashed lines. This swivel arm 31 is rigidly connected to the weir flap 11 . The basin is accessible from above via a vertical shaft 37 . As can be seen from FIGS. 3 and 4, the lever 31 engages on a shaft 38 which is fixedly connected to the weir flap 11 and which rotates about the axis of rotation 12 .

Claims (7)

1. Regenüberlaufbauwerk mit einer um eine horizontale Achse schwenkbar gelagerten Wehrklappe, die sich bei vor der Wehrklappe ansteigendem Wasserstand öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hydraulik vorgesehen ist, mittels derer die Wehrklappe um ihre Achse schwenkbar ist, daß eine Meßvorrichtung vorgesehen ist, mittels derer der Wasserstand vor der Wehrklappe ständig gemessen wird und eine Regelvorrichtung, die wenn die Wasserstandshöhe einen vorgegebenen Sollwert überschreitet die Magnetventile der Hydraulik ansteuert und die Wehrklappe so weit öffnet, daß die maximale Wasserstandshöhe eingehalten wird.1. Rain overflow structure with a weir flap pivotably mounted about a horizontal axis, which opens when the water level rises in front of the weir flap, characterized in that hydraulics are provided by means of which the weir flap can be pivoted about its axis, that a measuring device is provided, by means of which the water level in front of the weir flap is constantly measured and a control device which, when the water level exceeds a predetermined setpoint, controls the solenoid valves of the hydraulics and opens the weir flap so that the maximum water level is maintained. 2. Regenüberlaufbauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung nach Erreichen einer vorgegebenen Wasserstandshöhe die Öffnungsstellung der Wehrklappe kontinuierlich so regelt, daß die Wasserstandshöhe innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs konstant bleibt, wobei bei Absinken der Wasserstandshöhe unter einen vorgegebenen Sollwert die Wehrklappe gegebenenfalls wieder geschlossen wird.2. Rain overflow structure according to claim 1, characterized characterized in that the control device after reaching a predetermined water level the open position the weir flap continuously controls so that the Water level within a predetermined Tolerance range remains constant, with the Water level below a predetermined setpoint Weir flap is closed again if necessary. 3. Regenüberlaufbauwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wehrklappe im unteren Bereich gelagert ist und bei Öffnen der Wehrklappe das Wasser über die Wehrklappe strömt.3. Rain overflow structure according to claim 1 or 2, characterized characterized that the weir flap in the lower area the water is stored and when the weir flap is opened flows over the weir flap. 4. Regenüberlaufbauwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wehrklappe in ihrem oberen Bereich gelagert ist und bei Öffnen der Wehrklappe das Wasser durch einen Durchflußquerschnitt zwischen der Wehrklappe und einer Schwelle strömt. 4. Rain overflow structure according to claim 1 or 2, characterized characterized that the weir flap in its upper Area is stored and when opening the weir flap Water through a flow cross section between the Weir flap and a threshold flows.   5. Regenüberlaufbauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstandshöhe mittels einer Ultraschallsonde oder eine kapazitiven oder piezoresistiven Drucksonde gemessen wird.5. rain overflow structure according to one of claims 1 to 4, characterized in that the water level by means of an ultrasonic probe or a capacitive or piezoresistive pressure probe is measured. 6. Regenüberlaufbauwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Wehrklappe, an dem Hydraulikstempel oder in einer separaten Hydraulikkammer eine Neigungsmeßvorrichtung angeordnet ist, die den Öffnungswinkel der Wehrklappe erfaßt.6. rain overflow structure according to one of claims 1 to 5, characterized in that on the weir flap on the Hydraulic stamp or in a separate hydraulic chamber an inclination measuring device is arranged, the Opening angle of the weir flap detected. 7. Regenüberlaufbauwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Einrichtung vorgesehen ist, die aus dem Neigungswinkel der Wehrklappe die Wasserabschlags- bzw. Überlaufmenge errechnet und gegebenenfalls anzeigt.7. rain overflow structure according to claim 6, characterized characterized that an electronic device is provided from the angle of inclination of the weir flap calculates the water discharge or overflow quantity and if necessary.
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