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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Überlaufs
in Wasseranlagen, insbesondere Mischkanalisations- und/oder Regenwasserbehandlungsanlagen,
die einen Stauraum mit einer Überlaufschwelle
aufweisen, mit einem der Überlaufschwelle
zugeordneten Stauschild, das vom Staudruck in dem Stauraum und einer
entgegengesetzt wirkenden Schließvorrichtung zwischen einer Schließstellung
und einer Überlaufstellung
bewegbar ist, wobei je nach Stellung des Stauschilds ein unterschiedlich
großer Überlaufquerschnitt
zwischen der Überlaufschwelle
und dem Stauschild freigegeben ist.
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Eine
solche Vorrichtung ist aus der
EP 0 509 422 B1 bekannt. Das Stauschild ist
dabei fremdenergiefrei betätigbar
und sozusagen selbststeuernd entsprechend dem Wasserdruck bzw. Stauwasserspiegel.
Die Schließvorrichtung
umfasst ein Gegengewicht, das über
einen Seilzug mit dem Stauschild verbunden ist und dieses entgegen
dem Wasserdruck in dem Stauraum in die Schließstellung zu drü cken versucht.
Das Stauschild ist dabei im wesentlichen aufrecht angeordnet und
kann horizontal von der Überlaufschwelle
weg und auf diese zu bewegt werden. Die Anordnung ist dabei so getroffen,
dass das Stauschild erst öffnet,
wenn der Stauwasserspiegel ein vorbestimmtes Stück weit über die Überlaufschwelle angestiegen
ist, wobei die Unterkante des Stauschildes unterhalb des genannten
Stauwasserspiegels liegt. Durch den sich ergebenden Öffnungsquerschnitt
zwischen der Unterkante des Stauschildes und der Überlaufschwelle
kann das im Stauraum aufgestaute Wasser abfließen.
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Obwohl
mit solchen Stauschilden, deren Unterkante unter dem Stauwasserspiegel
liegt und von der Überlaufschwelle
abhebbar ist, so dass überlaufendes
Wasser nicht über
das Stauschild, sondern unter dem Stauschild hindurch abfließt, in gewissem Maße ein Zurückhalten
des auf der Wasseroberfläche
treibenden Schmutzes erreicht werden kann, ist es doch wünschenswert,
das Überlaufen
von Schmutz in den Überlaufraum
noch besser zu verhindern. Abwasserreinigungs- bzw. Kläranlagen
werden aus wirtschaftlichen und technischen Gründen in der Regel auf den zweifachen
Trockenwetteranfall ausgelegt, wobei die die Anlagenkapazität übersteigenden
Wassermengen bei Regen in Regenüberlaufbecken
behandelt werden. Durch die großen,
unregelmäßig anfallenden
Regen- bzw. Mischwassermengen gelangt ein erheblicher Anteil von
Mischwasser mit Schmutzstoffen wie Papier, Kunststoff etc. in das Gewässer. Diese
Abfälle
verursachen in und an den Gewässern
erhebliche Beeinträchtigungen,
so dass bei der Steuerung des Überlaufs
solcher Wasseranlagen strikt darauf zu achten ist, solchen Schmutz
am Überlaufen
zu hindern.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Vorrichtung zur Steuerung des Überlaufs
in Wasseranlagen zu schaffen, die die Nachteile des Standes der
Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet.
Insbesondere soll mit einfachen Mitteln, die keine Fremdenergie
erfordern und eine große
Betriebssicherheit gewährleisten,
eine verbesserte Schmutzfrachtrückhaltung
beim Überlauf
solcher Wasseranlagen erreicht werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung gemäß Anspruch
1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß zeichnet
sich also die Vorrichtung dadurch aus, dass im Überlaufquerschnitt zwischen
der Überlaufschwelle
und der davon abhebbaren Kante des Stauschildes ein selbstreinigender
Rechenrost vorgesehen ist, der Schmutz wie Papier, Kunststoffe und
dergleichen zurückhält, wenn das
Stauwasser über
die Überlaufschwelle
abläuft. Der
Rechenrost ist dabei derart angeordnet, dass das Stauschild mit
seiner von der Überlaufschwelle abhebbaren
Kante den Rechenrost überstreicht,
so dass das Stauschild bei Schließbewegungen den während des Überlaufens
auf dem Rechenrost gesammelten Schmutz zum Stauraum hin abstreift. Hierdurch
wird der Rechenrost jedes Mal gereinigt, wenn das Stauschild in
seine Schließstellung
fährt, so
dass der Rechenrost für
den nächsten Überlaufvorgang
wieder den vorbestimmten Durchfluss gewährleistet.
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Für den Fall,
dass im Stauraum durch zu starken Zufluss und/oder durch ein Zugehen
des Rechenrostes während
des Überlaufens
der Stauwasserspiegel zu stark ansteigt, kann in Weiterbildung der
Erfindung ein Notentlastungsstauschild vorgesehen, insbesondere
zu dem dem Rechenrost zugeordneten Stauschild parallel geschaltet
sein. Die Anordnung der Stauschilde ist vorteilhafterweise derart ausgebildet,
dass mit steigendem Stauwasserspiegel zunächst das dem Rechenrost zugeordnete
Stauschild aufmacht bzw. der Notentlastungsstauschild erst dann
aufmacht, wenn der Stauwasserspiegel ein Niveau erreicht hat, das über dem
Stauwasserspiegel liegt, bei dem das dem Rechenrost zugeordnete Stauschild
aufmachen soll. Insbesondere kann das Notentlastungsstauschild derart
ausgebildet und angeordnet sein, dass es erst dann aufmacht, wenn
der Stauwasserspiegel so hoch gestiegen ist, dass er das dem Rechenrost
zugeordnete Stauschild bereits vollständig aufgedrückt hat.
Die beiden Stauschilde sind also derart aufeinander abgestimmt,
dass bei einer Verlegung bzw. Verstopfung des Rechenrostes das dem
Rechenrost zugeordnete Stauschild weiter aufmacht und der Öffnungsquerschnitt
des Rechenrostes weiter bis zur maximalen Öffnung geöffnet wird. Wenn die Leistungsfähigkeit
des Rechenrostes erreicht ist, steigt der Wasserspiegel im Stauraum weiter
an und öffnet über diese
Wasserspiegellage, die beispielsweise ca. 10 cm erhöht sein
kann, das Notentlastungsstauschild, so dass die Abflussspitze entlastet
wird.
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Um
eine Vorreinigung zu erreichen und zumindest einen Teil des Schmutzes
von der Überlaufschwelle
und den Stauschilden fernzuhalten, kann in Weiterbildung der Erfindung
eine Tauchwand dem Stauschild und/oder dem Notentlastungsstauschild vorgeschaltet
sein. Die Tauchwand erstreckt sich mit ihrer Unterkante vorteilhafterweise
unterhalb des den Stauschild öffnenden
Stauwasserspiegels, vorzugsweise unterhalb der Überlaufschwelle. Die Oberkante
der Tauchwand liegt vorzugsweise oberhalb des Stauwasserspiegels,
bei dem der Wasserdruck das Notentlastungsstauschild öffnet. Hierdurch
wird auch bei geöffnetem
Notentlastungsstauschild zumindest ein Teil der auf der Wasseroberfläche treibenden Schmutzfracht
vom Überlaufraum
ferngehalten.
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Um
das Abstreifen des Rechenrosts durch das Stauschild zu erleichtern,
kann in Weiterbildung der Erfindung der Rechenrost von Stäben gebildet sein,
die in Bewegungsrichtung des Stauschilds verlaufen. Es versteht
sich, dass der Rechenrost auch anderweitig als Sieb ausgebildet
sein kann. Ein Rechenrost in Form von längs verlaufenden Stäben erleichtert
jedoch die Selbstreinigung und verhindert ein Verklemmen des Stauschilds.
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Dies
ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Schließvorrichtung
fremdenergiefrei betätigbar ausgebildet
ist und nur eine begrenzte Schließkraft zur Verfügung steht.
Insbesondere kann die Schließvorrichtung
ein mit dem Stauschild verbundenes Gegengewicht umfassen, das mit
Hilfe der Schwerkraft das Stauschild in seine Schließstellung
zu drücken versucht.
Das Gegengewicht kann dabei über
einen Seilzug mit dem Stauschild verbunden sein. Die Anordnung des
Gegengewichts ist vorteilhafterweise derart an die Ausbildung des
Stauschildes und/oder des Stauraums und/oder des Überlaufraumes
angepasst, dass das Stauschild entsprechend dem Stauwasserspiegel
im Stauraum und/oder dem Wasserspiegel im Überlauf raum selbsttätig öffnet und schließt. Dabei
kann das Gegengewicht als Schwimmer ausgebildet sein, so dass es
vom im Überlaufraum
aufgestauten Wasser angehoben bzw. mit fallendem Spiegel desselben
abgesenkt wird. Die Höhe und
Masse des Gegengewichts und die Größe seines Volumens ist dabei
entsprechend dem gewünschten Öffnungsverhalten
an die Größe des Stauschildes
angepasst. Das Gegengewicht hängt dabei
vorteilhafterweise im Überlaufraum.
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Die
bewegliche Lagerung des Stauschildes kann grundsätzlich unterschiedlich ausgebildet
sein. Grundsätzlich
wäre es
möglich,
das Stauschild als Klappe auszubilden und schwenkbar zu lagern,
so dass das Stauschild mit seiner unteren Kante durch eine Schwenkbewegung
von der Überlaufschwelle abgehoben
werden kann. Der Rechenrost kann in diesem Fall eine um die Schwenkachse
herum gekrümmte
Fläche
bilden.
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In
Weiterbildung der Erfindung jedoch ist das Stauschild linear bewegbar.
Der Rechenrost kann eine zur Bewegungsachse des Stauschilds parallele Fläche bilden.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführung
der Erfindung bildet der Rechenrost eine ebene Fläche, während das
Stauschild eine gerade Abstreifkante besitzt, die über den
ebenen Rechenrost streift. Gegebenenfalls können an der Abstreifkante des
Stauschilds Abstreifervorsprünge
vorgesehen sein, die zwischen die Stäbe des Rechenrosts greifen.
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Das
Stauschild und der Rechenrost können zueinander
unterschiedliche Neigungen einnehmen. Beispielsweise könnte das
Stauschild gegenüber dem
Rechenrost leicht spitzwinklig geneigt sein. In Weiterbildung der
Erfindung jedoch sind das Stauschild und der Rechenrost zueinander
rechtwinklig angeordnet. Insbesondere kann der Rechenrost eine liegende
Fläche
bilden, während
das Stauschild aufrecht angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise
ist der Rechenrost seitlich durch zwei parallele Seitenwandungen
eingefasst, entlang derer der Stauschild verschiebbar ist, wobei der
Stauschild ge genüber
den genannten Seitenwandungen nur einen geringfügigen Spalt besitzt, vorzugsweise
abgedichtet ist. Die Seitenwandungen bilden zusammen mit dem Stauschild
und dem Rechenrost einen Schmutzstauraum, aus dem das Wasser durch
den Rechenrost hindurch abfließen kann,
Schmutzfracht jedoch zurückgehalten
wird. Insbesondere verhindern die Seitenwandungen ein seitliches
Abströmen
des überlaufenden
Wassers zusammen mit mittransportierter Schmutzfracht. Die Seitenwandungen
sind in Weiterbildung der Erfindung als dichte Flächen ausgebildet.
Gegebenenfalls können
die Seitenwandungen jedoch auch als Rechenrost ausgebildet sein,
insbesondere dann, wenn das Stauschild sich nur über einen begrenzten Bruchteil
der Breite des Stauraums erstreckt, d.h. rechts und links vom Stauschild
noch Platz ist.
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Zum
Stauraum hin kann an den Rechenrost eine geneigte Rampenfläche anschließen, die
zum Stauraum hin nach unten abfällt,
um abgestreiften Schmutz in den Stauraum zurückzuführen. Die geneigte Rampenfläche kann
noch von einem Teil des Rechenrosts gebildet sein und/oder Teil
der entsprechenden Stauraumwandung sein.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
und zugehöriger
Zeichnungen näher
erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
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1:
einen Schnitt durch den Stauraum einer Regenwasserbehandlungsanlage,
der eine Draufsicht der Vorrichtung zur Steuerung des Überlaufs
einschließlich
deren dem Rechenrost zugeordneten Stauschilds und des parallel geschalteten
Notentlastungsstauschilds zeigt,
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2:
einen Vertikalquerschnitt der Regenwasserbehandlungsanlage durch
den Stauschild und den damit zusammenwirkenden Rechenrost an der Überlaufschwelle
des Stauraums,
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3:
einen Vertikalquerschnitt der Vorrichtung ähnlich 2, der die
Rechenanlage beim Einstau mit dem Stauschild in Schließstellung
zeigt,
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4:
einen Vertikalquerschnitt der Vorrichtung ähnlich 2, der die
Rechenanlage bei einsetzender Entlastung und ein Stück weit
geöffnetem Stauschild
zeigt,
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5:
einen Vertikalquerschnitt der Vorrichtung ähnlich 2, der die
Rechenanlage bei maximaler Entlastung und maximal geöffnetem
Stauschild zeigt, und
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6:
einen Vertikalquerschnitt der Vorrichtung ähnlich 2, der die
Rechenanlage bei Entlastungsende und wieder geschlossenem Stauschild zeigt.
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Wie
die 1 und 2 zeigen, umfasst die dargestellte
Regenwasserbehandlungsanlage ein in der Regel vor Ort aus Beton
errichtetes, mehrere Räume,
Raumbereiche oder Kammern sowie Zu- und Abflüsse enthaltendes Beckenbauwerk 1.
Dieses umfasst einen im dargestellten Ausführungsbeispiel kubischen Stauraum 2 sowie
einen Überlaufraum 3,
zwischen denen eine Überlaufschwelle 4 vorgesehen
ist. Der Stauraum 2 umfasst an seiner Sohle auf einer Seite
einen Zulauf 5 sowie auf der gegenüberliegenden Seite einen Ablauf 6.
Der Überlaufraum 3 besitzt
einen zum Vorfluter führenden
Ablauf 7 (vgl. 2).
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Zwischen
dem Stauraum 2 und dem Überlaufraum 3 sind
genauer gesagt zwei Überlaufschwellen 4 und 8 vorgesehen,
die in der gezeichneten Ausführungsform
in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und auf gleichem Höhenniveau
liegen können.
An der ersten Überlaufschwelle 4 ist
ein im wesentlichen horizontal ausgerichteter, ebener Sieb- bzw.
Rechenrost 9 angeordnet, der mit seinem vorderen Ende auf
der Überlaufschwelle 4 aufliegt bzw.
daran ansteht und sich horizontal in den Überlaufraum 3 hinein
erstreckt. Darüber
ist ein im wesentlichen vertikal angeordneter Stauschild 10 vorgesehen,
der mit seiner Unterkante auf dem Rechenrost 9 aufliegt
bzw. mit nur einem geringen Spalt sich parallel zu dem Rechenrost 9 erstreckt.
Das Stauschild 10 ist horizontal im wesentlichen senkrecht
zu der von dem Stauschild definierten Ebene bewegbar, und zwar zwischen
einer Schließstel lung,
in der die Unterkante des Stauschilds 10 an der Überlaufschwelle 4 ansteht,
und einer von der Überlaufschwelle 4 abgehobenen Überlaufstellung.
Wie die 3 bis 5 verdeutlichen,
wird hierzu das Stauschild 10 in den Überlaufraum 3 hineinbewegt.
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Das
Stauschild 10 ist hierbei mittels zweier Linearführungen 11 verschieblich
geführt,
die an den Rechenrost 9 seitlich einfassenden Seitenwandungen 12 ausgebildet
bzw. angebracht sein können.
Die Seitenwandungen 12 erstrecken sich zueinander parallel
und im wesentlichen senkrecht sowohl zu dem Rechenrost 9 als
auch dem Stauschild 10, so dass das Stauschild 10 entlang
der Seitenwandungen 12 vor- und zurückbewegt werden kann.
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Wie 2 zeigt,
ist das Stauschild 10 mit einer Schließvorrichtung 13 verbunden,
die in der dargestellten Ausführung
von einem Gegengewicht 14 gebildet wird, das über einen
Seilzug 15 mit dem Stauschild 10 verbunden ist
und dieses in seine Schließstellung
gemäß 2 zu
drücken
bzw. zu ziehen versucht. Das Gegengewicht 14 ist in dem
Stauraum 2 aufgehängt
und kann als Schwimmer ausgebildet sein, so dass das Gegengewicht
bei übermäßig ansteigendem
Wasserspiegel im Überlaufraum 3 entlastet
wird.
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Wie 1 zeigt,
ist parallel zu dem Stauschild 10 ein Notentlastungsstauschild 16 geschaltet, das
der zweiten Überlaufschwelle 8 zugeordnet
ist. Das Notentlastungsstauschild 16 ist grundsätzlich entsprechend
dem Stauschild 10 ausgebildet und angeordnet. Es ist im
wesentlichen vertikal angeordnet und über entsprechende Linearführungen 11 horizontal
beweglich, so dass es aus seiner Schließstellung, in der seine Unterkante
an der Überlaufschwelle 8 ansteht,
durch Hineinbewegen des Notentlastungsstauschildes 16 in
den Überlaufraum 3 geöffnet werden
kann, so dass zwischen der Unterkante des Notentlastungsstauschildes 16 und
der Überlaufschwelle 8 ein Überlaufquerschnitt
geöffnet
wird. Dem Notentlastungsstauschild 16 ist dabei wie dem Stauschild 10 eine
Schließvorrichtung 13 mit
einem in dem Überlaufraum 3 angeordneten
Gegengewicht 14 sowie einem Seilzug 15 zugeordnet.
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Den
beiden Stauschildern 10 und 16 vorgeschaltet ist,
wie die 1 und 2 zeigen,
eine Tauchwand 17, die sich im wesentlichen über die
gesamte Länge
des Stauraumes 2 im wesentlichen parallel zu den beiden
Stauschildern 10 und 16 erstreckt. Die Unterkante
der Tauchwand 17 erstreckt sich ein Stück weiter unterhalb der Überlaufschwellen 4 und 8,
während
sich die Oberkante der Tauchwand 17 oberhalb der Oberkanten
der Stauschilder 10 und 16 erstreckt.
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Wie
die 1 und 2 zeigen, ist die Deckenwandung 18 des
Entlastungsbauwerks 1 von den Oberkanten der Tauchwand 17 und
den beiden Stauschilden 10 und 16 beabstandet.
Sie kann eine Montageöffnung 19 oberhalb
des Stauschildes 10 aufweisen.
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Es
ergibt sich somit bei Regenwetter folgende Funktionsweise der Entlastung,
die in den 3 bis 6 dargestellt
ist: Bei Regenwetter steigt der Wasserspiegel im Entlastungsbauwerk
zunächst über die Überlaufschwellen 4 und 8 an.
Die Stauschilde 10 und 16 sind zunächst geschlossen,
so dass der Wasserspiegel weiter ansteigen kann. Wenn das Stauwasser
im Stauraum 2 bis zum Wasserspiegel 20 (vgl. 3)
ansteigt, erreicht der Stauwasserdruck gegen das Stauschild 10 eine
Größe, die
ausreicht, um das Stauschild 10 gegen die Schließkraft des
Gegengewichts 14 ein Stück
weit aufzudrücken. Hierdurch
erfolgt eine Entlastung, wie dies 4 zeigt.
Das im Stauraum 2 gestaute Stauwasser kann durch den sich
ergebenden Öffnungsquerschnitt
zwischen der Überlaufschwelle 4 und
der Unterkante des Stauschilds 10 abströmen, und zwar durch den Rechenrost 9 hindurch,
der im Wasser befindlichen Schmutz 25 heraussiebt und am Überlaufen
in den Überlaufraum 3 hindert.
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Wie
die 3 und 4 zeigen, erreicht bereits die
Tauchwand 17 eine gewisse Vorreinigung des überlaufenden
Wassers. Die Tauchwand 17 hält auf der Oberfläche des
Stauwassers treibenden Schmutz größtenteils zurück und verhindert,
dass dieser überhaupt
zur Entlastung im Bereich der Stauschilder gelangt. Der doch un ter
der Tauchwand 17 hindurch zum Stauschild 10 gelangende
Schmutz wird von dem Rechenrost 9 abgefangen.
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Das
Gegengewicht 14 ist dabei derart an die Anordnung und Größe des Stauschildes 10 angepasst,
dass sich das Stauschild 10 entsprechend dem Wasserspiegel
und dem daraus resultierenden Wasserdruck weiter öffnet bzw:
wieder schließt,
wodurch der Öffnungsquerschnitt
zwischen Stauschild 10 und Überlaufschwelle 4 vergrößert bzw.
verkleinert wird.
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Steigt
das Stauwasser im Stauraum 2 weiter an, wird das Stauschild 10 in
seine maximal geöffnete
Stellung gedrückt,
wenn im Stauraum 2 der Wasserspiegel 21 erreicht
wird (vgl. 5).
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Sinkt
der Wasserspiegel im Stauraum 2 wieder ab, schließt das Stauschild 10 mit
Hilfe der vom Gegengewicht 24 ausgeübten Kraft. Sinkt der Wasserspiegel
dabei unter den Wasserspiegel 20 (vgl. 6),
wird das Stauschild 10 in seine vollständig geschlossene Schließstellung
gedrückt.
Bei dieser Schließbewegung
streicht die Unterkante des Stauschilds 10 über den
Rechenrost 9 und streift dabei die auf dem Rechenrost 9 gesammelte
Schmutzfracht in den Stauraum 2 zurück ab. Wie 2 zeigt, sinkt
der Schmutz 25 dabei über
die als geneigte Rampe 26 ausgebildete Überlaufschwellenwandung ab.
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Würde gemäß 5 der
Wasserspiegel über
den darin eingezeichneten Wasserspiegel 21, bei dem der
Stauwasserdruck das Stauschild 10 bereits gänzlich aufdrückt, weiter
ansteigen, macht das Notentlastungsschild 16 auf, sobald
der Wasserspiegel 22 erreicht ist, der etwa 10 cm über dem
Wasserspiegel 21 liegt. Hierdurch kann dann, wenn die Leistungsgrenze
des Rechenrostes 9 erreicht ist, eine weitere Entlastung
der Abflussspitze erreicht werden.