Die Erfindung betrifft ein Unterwasserabsperrelement, ein Wasserbauwerk mit einem Unterwasserabsperrelement und ein Verfahren zum Schließen eines Unterwasserabsperrelements gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 9 bzw. 10.

Aus der DE 88 07 979 U1 ist ein Unterwasserabsperrelement bekannt, welches eine Schieberführung und einen Schieber umfasst, wobei der Schieber in der Schieberführung zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung vertikal verschiebbar ist. Nachteilig an einem derartigen Unterwasserabsperrelement ist, dass dieses für langsam schwimmende Fische oder auf dem Grund liegende Fische und andere Lebewesen die Gefahr mit sich bringt, dass diese beim Schließen des Schiebers eingequetscht und erheblich verletzt oder getötet werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Unterwasserabsperrelement bzw. ein Wasserbauwerk mit einem Unterwasserabsperrelement bzw. ein Verfahren zum Schließen eines Unterwasserabsperrelements vorzuschlagen, durch welches dass Risiko langsam schwimmende Fische oder auf dem Grund liegende Fische und andere Lebewesen beim Schließen einzuquetschen erheblich verringert wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. 9 bzw. 10 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 9 bzw. 10 gelöst. In den Unteransprüchen 2 bis 8 sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen angegeben.

Das erfindungsgemäße Unterwasserabsperrelement umfasst eine Rechenführung und einen Rechen, wobei die Rechenführung mit dem Schieber derart verbunden ist, dass diese mit dem Schieber verfahrbar ist, wobei der Rechen ein Vielzahl einzelner Stäbe umfasst, wobei die Stäbe durch die Rechenführung beabstandet voneinander und parallel zueinander geführt sind, wobei die Stäbe in der Rechenführung derart geführt sind, dass diese in der Offenstellung des Schiebers in einer Hängestellung nach unten über den Schieber hinausstehen, ohne aus der Rechenführung zu rutschen und unterhalb des Schiebers ein Gitter bilden und wobei die Stäbe in der Rechenführung auch derart geführt sind, dass diese unabhängig voneinander und vertikal entlang ihrer Längsachsen aus der Hängestellung relativ zu der Rechenführung bzw. zu dem Schieber nach oben verschiebbar sind. Hierdurch ist ein Unterwasserabsperrelement gebildet, mit welchem eine Durchflussöffnung eines Wasserbauwerks mehrstufig geschlossen werden kann, so dass eine Gefahr, Fische und andere Lebewesen mit dem Schieber einzuquetschen minimiert ist. Dadurch dass die Stäbe von einer Absenkbewegung des Schiebers entkoppelt sind und diesem vorauseilen, ist es möglich die Durchflussöffnung in einem ersten Schritt nur durch die Stäbe zu verschließen und erst in einem zweiten Schritt durch den Schieber vollständig zu verschließen. Beim Verfahren in die Zwischenstellung können die vertikalverschieblich geführten Stäbe durch eine geringe Gegenkraft in ihrer Absinkbewegung gebremst und angehalten werden. Somit bekommt ein Fisch, welcher sich unter dem Unterwasserabsperrelement befindet während des Schließvorgangs des Unterwasserabsperrelements zunächst durch einen der absinkenden Stäbe einen kleinen Stoß, welcher den Fisch in der Regel bewegen wird, weiter zu schwimmen. Für den Fall, dass dieser Stoß zur Motivation des Fisches nicht ausreichend ist, stützt sich der Stab auf dem Fisch ab und der Fisch wird durch den andauernden Kontakt umgehend veranlasst, seine Position zu verlassen. Anschließend kann der Schieber in die Geschlossenstellung des Unterwasserabsperrelements niedergefahren werden, ohne dass eine Gefahr für Fische und andere Lebewesen besteht, da diese dann schon den Gefahrenbereich verlassen haben und die Stäbe dann auf den Untergrund abgesunkenen Stäbe dann ein weiteres Einschwimmen in den Gefahrenbereich verhindern. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Unterwasserabsperrelements ist insbesondere an Durchflussöffnungen von Wasserbauwerken vorgesehen, welche zum Durchlass von wandernden Fischen und anderen wandernden Lebewesen vorgesehen sind und in denen deshalb eine geringe Strömungsgeschwindigkeit herrscht, welche genau die Gefahr mit sich bringt, dass sich Fische und andere Lebewesen auch längere Zeit an einem Wegpunkt aufhalten.

Weiterhin ist es vorgesehen, die Stäbe in der Rechenführung derart und insbesondere mit Spiel zu führen, dass diese in der Rechenführung unabhängig voneinander quer zu ihrer Längsachse in wenigstens drei Richtungen und insbesondere in eine Strömungsrichtung und insbesondere quer zu der Strömungsrichtung pendelartig auslenkbar sind. Durch das Auslenkvermögen quer zur Strömungsrichtung wird eine Kollision zwischen einem Fisch und einem der Stäbe abgeschwächt, da der Stab seitlich ausweichen kann. Durch eine Auslenkbarkeit des Stabs in Strömungsrichtung wird ein Flattern und Pendeln der Stäbe reduziert, da diese von der Strömung in die dritte Auslenkstellung gedrückt werden. Hierdurch ist einer ungewünschten Geräuschentwicklung und einer ungewünschten Verwirbelung des Wassers vorgebeugt. Mit anderen Worten ist eine Auslenkbarkeit der Stäbe vorgesehen, wobei die Rechenführung hierzu derart ausgebildet ist, dass der die Rechenführung durchlaufende Stab seitlich nach links und rechts in Richtung der Führungsschienen auslenkbar ist und dass der die Rechenführung durchlaufende Stab quer zu der seitlichen Auslenkung nach vorne in Richtung einer Strömung auslenkbar ist. Die Stäbe sind mit ihren Stabhälsen derart pendelnd in der Rechenführung gelagert, dass zwei Stäbe in wenigsten einer Ebene einen Winkel > 0° zueinander einnehmen können.

Die Stäbe umfassen einen Stabhals und einen Stabkopf. Durch die Ausstattung der Stäbe mit einem Stabkopf ist es konstruktiv einfach möglich, einen Angriffspunkt für die Rechenführung an dem Stab zu schaffen.

Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Stäbe in der Offenstellung des Schiebers mit ihren Stabköpfen auf der Rechenführung aufliegen. Hierdurch ist ein ungewünschtes Absinken der Stäbe sicher vermieden.

Es ist auch vorgesehen, die Rechenführung durch einen Träger und durch einen Ausrichter zu bilden, wobei der Träger fest und unverschiebbar mit dem Schieber gekoppelt ist und Tragführungen für die Stäbe umfasst und wobei der Ausrichter fest und unverschiebbar mit dem Schieber gekoppelt ist und Ausrichtführungen für die Stäbe umfasst. Durch eine derartige zweitteilige Ausbildung der Rechenführung ist es möglich, die Stäbe über eine lange Distanz mit geringem Reibungswiderstand zu führen und ein Gewicht der Rechenführung gering zu halten.

Bezüglich einer Positionierung des Stabkopfs ist es vorgesehen, diesen entweder oberhalb der Rechenführung und insbesondere oberhalb des Trägers anzuordnen oder diesen in der Rechenführung und insbesondere zwischen dem Träger und dem Ausrichter anzuordnen. Bei einer Positionierung des Stabkopfes oberhalb der Rechenführung ist eine Betätigung der Einzelnen Stäbe zu Wartungszwecken und der Austausch eines Stabes einfach möglich. Durch eine Positionierung des Stabkopfes in der Rechenführung in Form eines nach oben und unten wirkenden Anschlags wird ein ungewünschtes Entfernen der Stäbe erschwert.

Weiterhin ist es vorgesehen, die Stäbe in den Tragführungen mit Spiel, insbesondere in elastischen Lagern zu führen und die Stäbe in den Ausrichtführungen mit Spiel zu führen, wobei es insbesondere vorgesehen ist, dass das Spiel, welches die Stäbe in den Tragführungen aufweisen, kleiner ist als das Spiel, welches die Stäbe in den Ausrichtführungen aufweisen. Hierdurch lässt sich eine maximale Schrägstellung in welche die Stäbe auslenkbar sind, einfach vorbestimmen. Durch die Ausstattung des Trägers mit elastischen Lagern in den Tragführen lassen sich die Bewegungen der Stäbe mit einfachen Mitteln dämpfen, so dass einer ungewünschten Geräuschentwicklung vorgebeugt ist.

Das Unterwasserabsperrelement umfasst ein Antriebsmittel, welches mit dem Schieber verbunden ist und sich an dem Wasserbauwerk abstützt, wobei das Antriebsmittel derart auf den Schieber einwirkt, dass dieser von der Offenstellung über eine Zwischenstellung in die Geschlossenstellung und umgekehrt verfahrbar ist. Hierdurch ist eine automatische Betätigung des Unterwasserabsperrelements möglich.

Das erfindungsgemäße Wasserbauwerk umfasst einen Baukörper, in welchem eine Durchflussöffnung für einen Wasserstrom ausgebildet ist, und umfasst weiterhin ein Unterwasserabsperrelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Durchflussöffnung in einer Geschlossenstellung des Unterwasserabsperrelements verschlossen ist, wobei die Durchflussöffnung in einer Offenstellung des Unterwasserabsperrelements geöffnet ist und wobei die Durchflussöffnung in einer Zwischenstellung des Unterwasserabsperrelements teilweise nur durch die Stäbe versperrt ist. Mit einem derartigen Wasserbauwerk lassen sich die oben hinsichtlich des Unterwasserabsperrelements ausgeführten Vorteile ebenfalls realisieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schließen eines Unterwasserabsperrelements, welches in einer Durchflussöffnung eines Wasserbauwerks angeordnet ist, dessen Unterwasserabsperrelement entsprechend wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist, umfasst die Schritte:

• Verfahren des Schiebers in der an dem Wasserbauwerk ausgebildeten Schieberführung aus einer Offenstellung in eine Zwischenstellung, wobei die Zwischenstellung dann erreicht ist, wenn die Rechenführung, welche mit dem Schieber verbunden ist, von dem Schieber soweit abgesenkt ist, dass ein Untergrund des Durchlasses von der Rechenführung nur noch derart weit entfernt ist, dass der Untergrund von unteren Enden der Stäbe berührt wird, wenn diese in der Rechenführung abgesunken sind und
• Verfahren des Schiebers aus der Zwischenstellung in eine Geschlossenstellung, wobei die untere Stellung dann erreicht ist, wenn der Schieber den Untergrund der Durchflussöffnung verschließt. Ein nach diesem Verfahren betriebenes Wasserbauwerk weist die oben zu dem in dem Wasserbauwerk enthaltenen Unterwasserabsperrelement beschriebenen Vorteile auf.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschreiben.

Hierbei zeigt:

Figur 1 - 3:

schematische Darstellungen eines Wasserbauwerks in dessen Durchflussöffnung ein Unterwasserabsperrelement eingebaut ist in Offenstellung, Zwischenstellung und Geschlossenstellung;

Figur 4:

eine schematische Draufsicht auf den Träger des in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Unterwasserabsperrelements;

Figur 5:

eine schematische Draufsicht auf den Ausrichter des in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Unterwasserabsperrelements und

Figur 6:

ein zweites Unterwasserabsperrelement in Detailansicht, welches in einer Zwischenstellung steht.

In den Figuren 1 bis 3 ist in schematischer Darstellung ein Wasserbauwerks W gezeigt, welches einen Baukörper, eine in dem Baukörper 1 ausgeführte Durchflussöffnung 2 und ein in die Durchflussöffnung 2 eingebautes Unterwasserabsperrelement 3 umfasst. Zur Erhaltung der Übersichtlichkeit wurde auf eine Schraffur im Schnitt gezeigter Bauteile verzichtet. Das Unterwasserabsperrelement 3 umfasst eine Schieberführung 4 und einen Schieber 5, wobei die Schieberführung 4 eine linke Führungsschiene 4a und eine rechte Führungsschiene 4b umfasst. Hierbei ist der Schieber 5 in der Schieberführung 4 vertikal von einer Offenstellung S1 (siehe Figur 1) über eine Zwischenstellung S2 (siehe Figur 2) in eine Geschlossenstellung S3 (siehe Figur 3) verschiebbar. Hierzu wird der Schieber 5 von einem Antriebsmittel 6 bewegt. Das Antriebsmittel 6 umfasst zwei Pneumatikzylinder 7, 8 und ein Gestänge 9, welches als Brücke 10 ausgeführt ist und Kolbenstangen 7a, 8a der Pneumatikzylinder 7, 8 mit dem Schieber 5 verbindet.

Weiterhin umfasst das Unterwasserabsperrelement 3 eine Rechenführung 11 und einen Rechen 12. Die Rechenführung 11 umfasst einen Träger 11a und einen Ausrichter 11b. Die Rechenführung 11 ist mit dem Schieber 5, der als Schieberplatte ausgebildet ist, derart verbunden, dass diese zusammen mit dem Schieber 5 bewegt wird. Der Rechen 12 umfasst drei Stäbe 12a, 12b und 12c, wobei die Stäbe 12a, 12b und 12c durch die Rechenführung 11 beabstandet voneinander und parallel zueinander geführt sind. Hierbei sind die Stäbe 12a, 12b und 12c in der Rechenführung 11 derart geführt, dass diese in der Offenstellung S1 (siehe Figur 1) des Unterwasserabsperrelements 3 bzw. des Schiebers 5 in einer Hängestellung HS nach unten über eine Unterkante UK5 des Schiebers 5 hinausstehen, ohne aus der Rechenführung 11 zu rutschen und unterhalb des Schiebers 5 in der Durchflussöffnung 2 ein Gitter G bilden. Ein Herausrutschen der Stäbe 12a, 12b und 12c aus der Rechenführung 11 bzw. 11a, 11b wird dadurch verhindert, dass die Stäbe 12a, 12b und 12c neben einem Stabhals H12a, H12b und H12c, an welchem diese geführt sind, einen Stabkopf K12a, K12b und K12c umfassen, welcher größer ist als Tragführungen T11a, T11b und T11c, welche in dem Träger 11a zur Führung der Stäbe 12a, 12b und 12c ausgebildet sind.

In der in der Figur 1 gezeigten Offenstellung S1 ist die Durchflussöffnung 2, deren Oberkante OK2 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist, durch den Schieber 5 nahezu vollständig frei gegeben und wird nur in einer oberen Hälfte 2a durch die Stäbe 12a, 12b und 12c bzw. das Gitter G versperrt, wobei sich hierdurch keine wesentliche Verkleinerung der Durchflussöffnung 2 ergibt. In der Offenstellung S2 kann die Durchflussöffnung 2 von Fischen F1, F2 (siehe Figur 2) und anderen Lebewesen passiert werden.

In der Figur 2 ist das Unterwasserabsperrelement 3 dann schon in seiner Zwischenstellung S2 gezeigt. Um aus der Offenstellung S1 die Zwischenstellung S2 zu erreichen, wird der Schieber 5 durch das Antriebsmittel 6 in eine Pfeilrichtung y' nach unten abgesenkt. Hierbei wird auch die Rechenführung 11, welche den Träger 11a und den Ausrichter 11b umfasst, nach unten bewegt und die von der Rechenführung 11 getragenen Stäbe 12a, 12b und 12c sinken mit der Rechenführung 11 nach unten, solange diese nicht durch ein Hindernis am Absinken gehindert werden. Anhand des Stabs 12c ist in der Figur 2 dargestellt wie dieser bei der Bewegung in die Zwischenstellung S2 mit dem Fisch F2 kollidiert ist und von dem Fisch 2 an einem weiteren Absinken in die Pfeilrichtung y' gehindert wird. Sobald sich der Fisch F2 aus seiner in der Figur 2 dargestellten Position weiter bewegt, wird der Stab 12c frei gegeben und sinkt in Folge seiner Schwerkraft auf einen Untergrund U der Durchflussöffnung 2 ab, so dass dieser nach dem Absinken dann vergleichbar zu dem Stab 12a positioniert ist. Der mittlere Stab 12b ist mit dem Fisch F1 kollidiert und an dem Fisch F1 vorbeigerutscht und hat sich in Folge der Kollision in der Rechenführung 11 schräg gestellt. Diese Schrägstellung ist dadurch möglich, dass der Stab 12b sowohl in seiner Tragführung T11b als auch in einer in dem Ausrichter 11b ausgebildeten Ausrichtführung Allb mit Spiel geführt ist. Auch die Stäbe 12a und 12c sind in dem Ausrichter 11b in Ausrichtführungen Alla und A11c mit Spiel geführt.

Durch den Kontakt mit den Stäben 12b und 12c werden die Fische F1 und F2 dazu angeregt, weiterzuschwimmen und den Weg für ein Verfahren des Schiebers 5 aus der Zwischenstellung S2 in die Geschlossenstellung S3 (siehe Figur 3) frei zu geben. Die Stäbe 12a, 12b und 12c sind in ihren Dimensionen und in ihrem Abstand zueinander so bemessen, dass diejenigen Fische und Lebewesen, welche geschützt werden sollen, von wenigstens einem der Stäbe 12a, 12b und 12c getroffen werden, wenn sie sich direkt unterhalb des Schiebers 5 aufhalten. Aus der Darstellung der Figur 2 ist weiterhin erkennbar, dass die Stäbe 12a, 12b und 12c in der Rechenführung 11 derart geführt sind, dass diese unabhängig voneinander und vertikal entlang ihrer Längsachsen L12a, L12b und L12c aus der Hängestellung HS relativ zu der Rechenführung 11 bzw. zu dem Schieber 5 nach oben in Pfeilrichtung y verschiebbar sind.

In der Figur 3 ist das Unterwasserabsperrelement 3 dann in der Geschlossenstellung S3 gezeigt. Diese wird ausgehend von der in der Figur 2 gezeigten Zwischenstellung S2 dadurch erreicht, dass das Antriebsmittel 6 den Schieber 5 weiter in die Pfeilrichtung y' nach unten bewegt bis dieser mit seiner Unterkante UK5 den Untergrund U erreicht hat. Die Stäbe 12a, 12b und 12c, welche durch die Rechenführung 11 von der Bewegung des Schiebers 5 entkoppelt sind, blieben in der Stellung stehen, welche diese in der Zwischenstellung S2 (vgl. Figur 2) eingenommen haben, nachdem sich die Fische F1 und F2 entfernt haben. Somit gleitet die Rechenführung 11 zusammen mit dem Schieber 5 bei der Bewegung aus der Zwischenstellung S2 in die Geschlossenstellung S3 an den Stäben 12a, 12b und 12c entlang, ohne dass diese die Abwärtsbewegung behindern.

Bei einem Öffnen des Unterwasserabsperrelement 3 aus der Geschlossenstellung S3 werden die Stäbe 12a, 12b und 12c erst dann von der mit dem Schieber 5 in die Pfeilrichtung y fahrenden Rechenführung 11 mitgenommen, wenn sich deren Köpfe K12a, K12b und K12c jeweils auf den Träger 11a der Rechenführung 11 legen.

In der Figur 4 ist als Prinzipskizze ein Ausschnitt des Trägers 11a in Draufsicht gezeigt. In der Draufsicht ist erkennbar wie ein Stabhals H12b mit Spiel in der Tragführung T11b geführt ist. Mit gestrichelten Linien ist der Kopf K12b des Stabs 12b angedeutet.

In der Figur 5 ist als Prinzipskizze ein Ausschnitt des Ausrichters 11b in Draufsicht gezeigt. In der Draufsicht ist erkennbar wie eine Stabhals H12b mit Spiel in der Ausrichtführung Allb geführt ist. Mit gestrichelten Linien sind alternative Stellungen des Stabs 12b angedeutet, welche dieser beim Pendeln nach links und nach rechts einnehmen kann. Die mit einer durchgezogenen Linie gezeigte Stellung des Stabs 12b bzw. des Stabhalses H12b ist die Stellung, welche der Stab 12b einnimmt, wenn dieser von einer Strömung in eine Strömungsrichtung x mitgenommen wird. Um aus dieser Stellung nach links oder nach rechts auszuweichen, muss sich der Stab 12b auch gegen die Strömung in eine Pfeilrichtung x' bewegen. Auf diese Weise wird ein ungewünschtes Pendeln des Stabs 12b in der Strömung vermieden.

In der Figur 6 ist ein weiteres Unterwasserabsperrelement 103 unvollständig und nur als Ausschnitt gezeigt. Das Unterwasserabsperrelement 103 steht in einer Zwischenstellung S102, in welcher sich ein Fisch F101 unter dem sechsten Stab 112f befindet. Sobald der Fisch F101 weiterschwimmt wird der Stab 112f absinken, so dass die Stäbe dann als Gitter G verhindern, dass sich weitere Fische in den Gefahrenbereich bewegen.

Die Erfindung ist nicht auf dargestellte oder beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst vielmehr Weiterbildungen der Erfindung im Rahmen der Schutzrechtsansprüche.

W

Wasserbauwerk

1

Baukörper von W

2

Durchflussöffnung in 1

3, 103

Unterwasserabsperrelement

4

Schieberführung

4a, 4b

linke, rechte Führungsschiene

5

Schieber

6

Antriebsmittel

7

Pneumatikzylinder

7a

Kolbenstange von 7

8

Pneumatikzylinder

8a

Kolbenstange von 8

9

Gestänge

10

Brücke

11

Rechenführung

11a

Träger

11b

Ausrichter

12

Rechen

12a, 12b, 12c

Stab

112f

Stab

Alla, A11b, A11c

Ausrichtführung in 11b

F1, F2, F101

Fisch

H12a, H12b, H12c

Stabhals von 12, 12b, 12c

HS

Hängestellung von 12a, 12b, 12c

K12a, K12b, K12c

Stabkopf von 12, 12b, 12c

L12a, L12b, L12c

Längsachse von 12, 12b, 12c

OK2

Oberkante von 2

S1

Offenstellung

S2, S102

Zwischenstellung

S3

Geschlossenstellung

T11a, T11b, T11c

Tragführung in 11a

U

Untergrund

UK5

Unterkante von 5

x, x', y, y'

Richtung