自激活式防洪屏障技术领域
本发明涉及一种自激活式防洪屏障，并且更具体地涉及一种具有
用于防止屏障构件卡住的机构的自激活式防洪屏障。
背景技术
自激活式防洪屏障例如从WO2009/139622中已知。在该文献中所
公开的防洪屏障包括具有第一侧壁、第二侧壁和进水口的腔室。在第
一侧壁上布置有单独的支撑块，并且坝构件在腔室中可向上地和向下
地移动。坝构件包括用于防止水流入内陆的直立保持壁和用于限制坝
构件的向上移动的阻挡部件，该阻挡部件具有倾斜表面。支撑块也具
有倾斜表面，阻挡部件的倾斜表面在防洪屏障的封闭状态中靠着该支
撑的块倾斜表面作用。由于支撑块的倾斜表面的定向，坝构件的阻挡
部件被强制向旁侧移动并且因此产生横向力，该横向力推压坝构件靠
着腔室的一侧。
自激活式防洪屏障也从EP2354326中已知。防洪屏障包括屏障部
件，该屏障部件至少部分地容置于在上部部分处开口的定位座的内部
并位于地平面以下且位于行走平面以下。定位座连接到水入口段，该
水入口段在屏障部件的相对一侧上设置在屏障部件必须保护的地方。
屏障部件能够在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中屏障部
件完全在行走平面以下，在第二位置中屏障部件借助由于逐步填充定
位座的水的浮力逐步上升。
存在若干与该已知的防洪屏障有关的不足。例如，在坝构件或者
屏障部件可能卡住、例如由于在屏障的一个端面上的水的压力使得屏
障在洪水退去而不降低的情况下中没有备用系统。另外，由于洪水只
是引起坝构件或者屏障部件上升的洪水，因此在发生洪水的情况下只
能使屏障上升，并且这可能使得屏障难以维护。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种克服或者至少改善上述缺点的自激
活式防洪屏障。
根据本发明，提供了一种自激活式防洪屏障，该自激活式防洪屏
障包括具有第一侧壁和第二侧壁的腔室、适应于在发生洪灾的情况下
自展开以防止水通过到达要保护的区域的坝构件以及低摩擦装置，该
低摩擦装置在展开坝构件时布置在坝构件以及第一侧壁和第二侧壁中
的至少一个侧壁之间，以防止在坝构件和至少一个侧壁之间卡住。
低摩擦装置可包括至少一个辊。可沿着坝构件的纵向方向设置多
个辊。至少一个辊能够绕着在坝构件的纵向方向上延伸的轴线转动。
可替换地或者可补充地，低摩擦装置可包括低摩擦材料。低摩擦
材料可包括低摩擦涂层。低摩擦涂层可涂覆至附接至坝构件的板上。
可替换地，低摩擦材料可涂覆至坝构件。低摩擦材料可沿着坝构件的
纵向方向延伸。
低摩擦装置可布置在坝构件的暴露到洪水的那一侧和腔室的第一
侧壁和第二侧壁中的暴露至洪水的那一侧壁之间。
坝构件的至少一个侧壁可倾斜成，使得坝构件在其上部区域中与
其在下部区域中相比变窄，并且其中，互补的倾斜表面设置在定位在
腔室的相应侧壁的上部区域处的支撑块上以便在坝构件展开时与坝构
件的倾斜侧壁接合。支撑块可包括可枢转地安装至所述腔室的侧壁的
枢转元件。枢转元件可经由铰链安装。枢转构件能够与所述屏障的其
余部分分开。所述屏障可包括用于逆着枢转可拆卸地固定枢转构件的
机构。枢转构件可以是中空的并且可拆卸的固定机构可位于枢转构件
的内部，该枢转构件具有用于进入到可拆卸的固定机构中的至少一个
孔口。枢转构件可包括可移除的密封件和用于封闭至少一个孔口的盖
板。枢转构件可通过设置在腔室的侧壁中的L形支架安装在所述侧壁
上。L形支架可具有用于将支架锚定至腔室的侧壁的锚定部件。L形
支架可具有下垂唇缘，以保护所述腔室的侧壁的表面。
坝构件可被设置成在坝构件的暴露至洪水的那一侧的下部区域中
形成有纵向突起，以接合靠着腔室的侧壁。
屏障可包括设置在坝构件之下第二机构，该第二机构能够独立于
任何洪水条件使坝构件展开。屏障可包括传感器机构，以确定在发生
洪水的情况下坝构件是否已经自展开，并且在坝构件已经不能自展开
的情况下展开第二展开机构。第二展开机构可包括设置在坝构件之下
的至少一个可充气的气袋。至少一个可充气的气袋可支撑在倒扣的托
盘上，以允许碎屑积聚在托盘之下。屏障可包括泵/压缩机，用于将空
气传到至少一个可充气的气袋/从至少一个可充气的气袋排出。泵/压
缩机可设置在不透水的腔室的内部。不透水的腔室可在使用中设置在
屏障的上部区域中。坝构件可在它的下表面中具有凹槽。所述凹槽可
为倒V字形形状或者其横截面可为部分圆形的。
附图说明
现在将通过示例参考附图，以更好地理解本发明并更清楚地示出
它是如何生效的，在附图中：
图1是根据本发明的自激活式防洪屏障的一个实施例的透视图，
所述屏障处于降低配置中；
图2是在图1中所示的自激活式防洪屏障的前视图；
图3是在图1和图2的自激活式防洪屏障中使用的坝构件的可替
代的形式的透视图；
图4是处于支撑配置中的自激活式防洪屏障与图1相应的透视图；
图5是处于支撑配置中的自激活式防洪屏障与图2相应的前视图；
图6是处于支撑配置中的具有图3的坝构件的图1至图5的自激
活式防洪屏障的端部立视图；
图7是根据本发明的自激活式防洪屏障的可替代的形式的立视
图；
图8是根据本发明的自激活式防洪屏障另外的可替代的形式的前
视图；
图9是根据本发明的自激活式防洪屏障另一可替代的形式的前视
图；
图10是根据本发明的自激活式防洪屏障的另外的实施例的透视
图，其中坝构件处于上升配置中；
图11是对应于图10并示出了定位在坝构件之下的气袋的分解透
视图；
图12是对应于图10的坝构件处于降低配置中的透视图；
图13是用于本发明的支撑块的端视图，所述支撑块处于在第一配
置中；
图14对应于图13，其中支撑块处于第二配置中；
图15示出了图13和图14的支撑块的分解视图；
图16示出了图13至图15的包含辊组件的支撑块；以及
图17示出了图16的支撑块的分解视图。
具体实施方式
在图1至图6中所示的自激活式防洪屏障类似于在
WO2009/139622中所示出的和所描述的自激活式防洪屏障。也就是说
在第一侧壁3、第二侧壁5和入口/出口7之间形成的腔室1(参见6)。
坝构件9布置在腔室1中并且根据水位在腔室1内部可向上和向下移
动。正如例如在图1和图3中所示，，坝构件可具有多个可替换的配置、
例如对应于在WO2009/139622中(例如在本申请的图1中)和在
EP2354326中(例如在本申请的图3中)的坝构件的那些坝构件，这两
种设计在功能上相当。坝构件包括用于防止水流动到屏障之后的区域
中的直立壁11和至少一个倾斜表面13，所述至少一个倾斜表面13用
于与在腔室的上部区域中形成的至少一个互补的倾斜表面15接合并
引起腔室的宽度变窄，使得当坝构件展开时坝构件的倾斜表面和腔室
的倾斜表面接合。
正如在图1和图4中所示，单个支撑块17布置在腔室1的第一侧
壁3上并且具有单个倾斜表面13，并且坝构件9在腔室1中可向上和
向下移动。坝构件9包括用于防止水流到内陆中的直立保持壁11和用
于限制坝构件向上移动的阻挡部件19，阻挡部件具有倾斜表面13。由
于腔室1的支撑块17的倾斜表面15的定向，坝构件9的阻挡部件19
被强制向旁侧移动，并且因此产生横向力，该横向力推压坝构件9靠
着腔室的第二侧壁5。根据图6，在侧壁3和侧壁5上均设置支撑块
17以在坝构件9的两侧上均与倾斜表面接合。
腔室1的外端面具有加强肋21，所述加强肋21增强腔室并且有
助于将腔室固定在地面中。腔室的最末端的加强肋形成有孔口23(在
图1和图4中示出了两个这样的孔口)以使得相邻的腔室能够例如采用
螺母和螺栓固定在一起，从而形成更长的屏障。应当注意的是，可设
置可更换的固定机构、例如在一个腔室上的螺纹销和在相邻腔室上的
对应的孔口，以允许腔室能够采用螺母连接。在所附接的腔室的相邻
的加强肋之间布置有密封件。
倒扣的托盘25在内部沿着每个腔室的基部设置并且允许碎屑或
类似物通过或者绕过托盘并收集在腔室的不太可能干涉屏障操作的底
部处。如果需要，也可从托盘25之下通过进行维修。多个气袋27定
位在腔室中在倒扣的托盘25和坝构件9之间。空气输送管29穿过在
腔室一侧中的密封件(未示出)到(高压)泵/压缩机31，该泵/压缩机
31设置在腔室1的顶部处的不透水的腔室32中、例如在如在图1和
图4中所示的支撑块17的一端中或者在如在图6中所示的相邻的加强
肋之间。两个相邻的加强肋可具有盖(在图1中示意性示出)，以保护
空气输送管29。可设置一个或更多个进入面板，以允许接近至泵/压缩
机31和/或空气输送管29，用于维护或者其它目的。泵/压缩机31通
过开关机构(未示出)、例如通过手动开关或者通过确定坝构件需要移
动的传感器来操作。优选的是一个以上的气袋，例如如在图2中所示
每个腔室具有三个气袋，因为一个气袋失效将仍允许使用剩下的一个
或多个气袋来使坝构件上升或者下降，但是如果需要的话，也可设置
单个气袋。气袋可单个或者共同地连接至泵/压缩机。泵/压缩机优选
地连接至市电电源，但是在电源出现故障的情况下也可连接至发电机
和/或连接至太阳能板电源和/或连接至(例如在外部场所中使用的)可
充电电池。
如在图3中所示的具有双锥形壁13的坝构件9在至少一个锥形壁
上具有密封件33，并且密封件33在所述壁的基部处在坝构件上纵向
延伸并在锥形壁的每个端部处均朝着坝构件的顶部向上延伸，以形成
至少在腔室1的一侧处与互补的倾斜表面15接合的连续密封件，以防
止洪水通过到达屏障背后的区域。
在图3中所示的坝构件和根据本发明的任何其它配置的坝构件可
选择地具有例如为如图所示的倒V字形的形式的纵向凹槽35，但是它
可具有可替换形状、例如其横截面是部分圆形的形状。可通过入口/
出口7进入腔室1的任何空气收集在凹槽35中，而不是从腔室壁和坝
构件之间逸出并且引起坝构件移动，所述移动可能导致水泄漏或者在
坝构件上升时使坝构件卡住。捕获在凹槽35中的任何这样的空气在洪
水来临时将有助于升高坝构件，但是在洪水退却并且水流出腔室1时
将有效地逸出。
在根据本发明的屏障的使用中，在屏障未展开时，一个或多个气
袋在坝构件9之下处于折叠配置中并且搁置在托盘25上。在腔室内部
的任何水能通过和/或穿过托盘排出，并且空气能够在腔室周围循环以
保持一个或多个气袋干燥。托盘还允许碎屑、例如可引起一个或多个
气袋的损坏的、例如刺破一个或多个气袋的石头在托盘之下(并因此
在一个或多个气袋之下)传送至腔室的基部以延长一个或多个气袋的
使用寿命。在发生洪水的情况下，屏障将如在WO2009/139622或者
EP2354326中所描述地展开，以防止洪水通过达到要保护的区域中。
在屏障卡住或者不能自激活的情形中或者在需要展开屏障用于维护或
者其它目的的情况下，给泵/压缩机31供电使一个或多个气袋充气并
且通过升高坝构件9来展开屏障。可设置一个或更多个传感器以确定
所述屏障是否在需要的时间展开，并且可在没有展开或者没有完全展
开时使一个或者多个气袋充气，或者可补充或者可替代地，能够提醒
所有者或者操作者需要采取行动。有时候而不是在发生洪水的情况下
升高坝构件9的能力给予操作者或者所有者知道屏障将在需要的时候
展开的满意度。一个或多个气袋可在任何情况下用来增强由于发生洪
水的情况所导致的展开。在用于维护目的时，一个或多个气袋将消除
相当大的容积的水的使用，原本需要这些水以引起屏障展开。此外，
在屏障展开但在坝构件9周围存在水泄漏的情况下，一个或多个气袋
可用于提供额外的升力以将坝构件9和腔室1之间密封。随后，一旦
洪水退去时，一个或多个气袋可被充气以升高坝构件并且允许清洁屏
障元件以消除将来的泄漏。
升高坝构件9的能力将使屏障在海防工程中特别有效，因为一旦
一个或多个气袋已经展开，坝构件的升高和降低接着不受波浪的影响，
并且坝构件保持有效直到一个或多个气袋被放气。另外，对于根据本
发明的屏障，还存在多种第二用途的可能性。例如，坝构件9可用作
防止未经授权的车辆通过的安全屏障(或者手动操作，或者例如采用磁
卡或者数字码以允许授权车辆通过)。另外的第二用途是特别在坝构件
设置有抗火树脂时作为隔火墙。另一第二用途是容纳在某些位置中的
污水，从而防止污染物扩散。
根据本发明的在图7中所示的自激活式防洪屏障包括铰接式坝构
件101，该坝构件101构造成漂浮在水上且该坝构件101在不展开时
存放在浅的腔室103中，该坝构件铰接在腔室103的侧壁105的区域
中。坝构件101以不透水的方式、例如借助于防水膜107连接至地面，
以防止洪水从坝构件之下通过。相互连接的系带109、111附接至坝构
件101和腔室103的基部，以防止坝构件大致上枢转超过直立配置。
在腔室101的第二侧壁115的顶部处具有栅格113，该格栅113用作
洪水入口以引起坝构件101升高。出口117允许在需要时水从腔室101
中排放并排出至偏远地区。
一个或更多个可充气的气袋119定位在铰接式坝构件101的下侧
和腔室103的基部之间。定位在侧壁105中的泵/压缩机121通过空气
输送管123连接至一个或多个气袋121并且用于向一个或多个气袋充
气，从而使坝构件升高以及允许从一个或多个气袋放气，从而允许坝
构件下降回到腔室101中。
根据本发明的屏障能够以多种另外的方式进行改变。例如，一个
或多个气袋可替代地填充液体以使坝构件升高。与使用空气相比，这
不需要对屏障进行实质性的改变。
可替换地，如图8所示，一个或多个气袋可替换为在腔室1中的
在坝构件9之下的气动或者液压柱塞。在图8中所示的自激活式防洪
屏障是在图5中所示的防洪屏障的改进，其中，多个气动或者液压柱
塞201替换图5的布置在坝构件9之下的气袋。在其它方面，图8的
屏障大体上与图5和相应的图的屏障相同，并且包括例如用于延伸和
缩回柱塞的泵/压缩机31。
作为进一步地可替换方式，一个或者多个气袋可替换为如图9中
所示的用于坝构件9的(电)机械提升机构。(电)机械提升机构也位于在
腔室1中在坝构件9之下，并且在图9的左手部分中以细长螺杆301
的形式的电机械提升机构示出，细长螺杆301可通过蜗杆驱动器303
来升高或降低，蜗杆驱动器303继而通过水下电机305驱动。显然，
也能够是其它配置。(电)机械机构在图9的右手部分中以细长螺杆
301的形式的机械提升机构示出，细长螺杆301可通过蜗杆驱动器303
来升高或者降低，蜗杆驱动器303继而通过手柄307来转动，手柄307
经由密封件(未示出)延伸通过屏障的一侧。再次，显然能够是其它
的配置。
在图10至图17中所示的自动防洪屏障是在图1至图6中所示的
屏障的改进，并且相同的标记用来表示相同或相似的元件。换言之，
腔室1形成在第一侧壁3、第二侧壁5和入口/出口(在图10至图17
中未示出)之间。坝构件9布置在腔室1中并且根据水位在腔室1中
可向上和向下移动。在图10至图17的实施例中，坝构件9包括用于
防止水从潮湿或者淹没区域流到屏障之后的干燥区域的直立壁11和
两个相对的倾斜表面13。互补的倾斜表面15形成在支撑块51上，该
支撑块51设置在腔室的上部区域中，用于与倾斜表面13的每一个接
合，支撑块51将在以下进行更详细的描述。倾斜表面13引起坝构件
9朝着它的上部端部变窄，并且支撑块51的倾斜表面引起腔室的宽度
变窄，使得支撑块51和坝构件的倾斜表面在坝构件展开时接合。
如从图10至图12可以看出的，纵向延伸突起53(即在坝构件的
纵向方向上延伸)形成在坝构件的一个端面上(实际上在屏障的被浸没
的一侧上)在或者朝着坝构件的下端处。突起53用于分散腔室壁和坝
构件之间的力，所述突起减少了局部应力并分担施加至坝构件的下端
的负载。
腔室的外部端面、特别地腔室1由金属制成的地方可具有如图1
至图6中的加强肋，并且机构设置成端对端地固定相邻的腔室，从而
延伸屏障的长度。
在图11中示出了提供了一个或更多个气袋27，其中，一个或多
个气袋的操作与图1至图6中所示的大致相同。
在图13至图15中更详细地示出了支撑块51，支撑块51部分地
包括大致为L形的支架55，该支架55固定在沿着侧壁3和5中的每
一个的每一个上部边缘的内侧所形成的互补的凹槽中。支架在腔室1
的制造期间借助于延伸到腔室侧壁的混凝土材料中的锚定部件57、59
固定就位。锚定部件可以是从支架55的下臂的下侧向下延伸的一排
桩钉57和从支架的直立臂横向延伸的一排桩钉59的形式。横向桩钉
59还远离混凝土侧壁3、5延伸较短距离，并且桩钉至少这部分可带
有螺纹以使支撑块51的另外的元件固定就位。支架55在支架的下臂
的自由端处可选择地具有下垂唇缘61，以保护在该位置处的侧壁的混
凝土表面。支撑块51的另外的部分是提供用于与坝构件接合的倾斜表
面15的枢转元件63。枢转元件63在附图标记65处例如借助于(可移
除的)铰链销或者经由在枢转元件和支架的上边缘的每一个上的互相
接合的构造(优选地可移除地)铰接至支架55的上边缘，所述互相接合
的构造允许枢转元件相对于支架枢转。因此，在枢转元件63向下枢转
以被接收在L形支架55中时，倾斜表面引起腔室1的上部部分变窄，
但是在枢转元件被移除或者被向上枢转远离L形支架时，腔室的上部
部分不变窄并且坝构件可下降到腔室中或者从腔室中上升出来。
在腔室1的侧壁由金属制成的情况下，L形支架可在侧壁中直接
地形成，并且只需要单独的枢转元件63用于支撑块。
在枢转元件向下枢转以被接收在L形支架中时，锚定部件59的
自由端通过枢转元件的壁并且枢转元件能够通过螺母67可释放地固
定就位。经由设置在枢转元件63的上表面中的孔口69使锚定部件59
的螺纹端进入，所述孔口在屏障使用中通过密封件71和顶板73来封
闭，该顶板73通过可移除的螺纹紧固件75保持就位。
如上所述，在安装枢转元件63之前，侧壁3和侧壁5的内端面是
平面并且大体上平行。在没有枢转元件时，因此可能的是在现场而不
是在腔室制造期间将坝构件9插入到腔室1中。这极大地简化了腔室
的制造和屏障的安装，因为腔室可分开地制造，并且在坝构件9下降
到腔室中以及由于枢转元件63的后续安装而保持在腔室中之前现场
安装。它还允许在需要时移除和更换坝构件，例如以接近在坝构件之
下的气袋。
如在图11、图13、图14、图16和图17更详细地示出的，通过
至少在坝构件的暴露至洪水的那一侧上提供低摩擦装置77、79来防止
坝构件9靠着腔室1的侧壁3、5卡住，该低摩擦装置77、79布置在
坝构件的所述一侧和腔室的所述侧壁之间。如果需要的话，另外的低
摩擦装置可安装在坝构件的未暴露至洪水的那一侧上并且布置在坝构
件的所述一侧和腔室的所述侧壁之间，但是需要选定低摩擦装置的类
型以确保在坝构件和腔室的在干燥侧上的侧壁之间的有效密封，因此
通常在干燥侧上不设置低摩擦装置。除了防止坝构件卡住之外，一个
或多个低摩擦装置也允许用于使坝构件相对于腔室1的侧壁更平滑的
运动。在图10至图17中示出了两种形式的低摩擦装置，但是作为可
替代的方式，在没有其它低摩擦装置的情况下可使用两种形式的低摩
擦装置中任何一种。
在图13、图14、图16和图17中所示的低摩擦装置77包括安装
在枢转元件63内部(或者可替换地在没有枢转构件时安装在倾斜表面
15中)的辊组件，使得该辊组件的辊的部分圆柱形表面伸出通过在倾
斜表面中形成的孔口81，从而使辊与坝构件的倾斜表面13接合。辊
能够围绕在坝构件的纵向方向上延伸的轴线转动。实际上，可沿着坝
构件的纵向方向设置多个辊组件。辊的转动能力防止坝构件在腔室的
上部区域中卡住，并且允许坝构件在洪水退去时缩回。低摩擦装置77
可替换地定位在坝构件中以与腔室的侧壁的倾斜表面15接合。
在图11中所示的低摩擦装置79包括低摩擦材料(例如具有或者不
具有镍、石墨或者二硫化钼的含氟聚合物(例如PTFE)，或者具有或者
不具有另外成分的二硫化钼)的涂层，或者如图所示的具有低摩擦材料
的涂层的板。板79在坝构件的纵向方向上延伸以接触腔室1的侧壁的
倾斜表面15，但是能够可替换地设置在侧壁15上以与坝构件的倾斜
表面13接合。