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Hydraulisch automatische Druckzylinderregulierung für Wehranlagen
Bekannt sind Wehrklappenkonstruktionen, bei denen die Wehrklappe und der auf ihr lastende Wasserdruck mittels eines über dem Flusslauf aufgehängten Gegengewichtes, das über einen Balancier mittels Zugstangen auf die oberen Enden der Wehrklappe wirkt, ausbalanciert wird.
Der Vorteil dieser Konstruktion liegt einerseits in der nachgiebigen Aufhängung der Wehrklappe, die unvorhergesehenen Beanspruchungen der Klappe durch Eis, Baumstämme usw., durch deren selbsttätiges Zurückweichen verhindert, anderseits in der Möglichkeit, durch geeignete Konstruktion eine selbsttätige Einhaltung des normalen Oberwasserspiegels bei veränderlichem Wasserzustrom zu erreichen. Die Nachteile dieser Konstruktion sind folgende : Die Lagerung der Hebel muss oberhalb des Flussbettes angebracht werden, was eine komplizierte und teure brückenartige Konstruktion über den Flusslauf notwendig macht. Ausserdem bedeutet jeder Überbau über der Klappe ein Gefahrenmoment bei Hochwasser gegen Verklausung.
Ausser dieser Konstruktion mit Gegengewicht sind auch Konstruktionen bekannt, bei welchen statt des Gegengewichtes, Kolben, die sich in Druckzylindern bewegen, angebracht sind. Die Fixierung der Klappe in einer bestimmten Lage geschieht dann durch Absperrung der Druckflüssigkeit mittels eines Hahnes. Da die Druckflüssigkeit nicht zusammendrückbar ist, so ist die Klappenaufhängung hier unnachgiebig. Auch geschieht hier, wie im ersten Beispiel die Lagerung der Hebel, an welchen einerseits die Zugstangen, anderseits die Kolbenstangen angreifen, über dem Flussbett, wodurch ebenfalls eine Brückenkonstruktion mit den oben erwähnten Nachteilen notwendig ist.
Endlich sind noch Wehrklappenkonstruktionen bekannt, bei denen die Klappe von unten her durch eine direkt angreifende Kolbenstange abgestützt wird, deren Kolben in einem Presszylinder, der sich an der Flusssohle abstützt, beweglich ist. Die Klappe wird durch Absperrung der Pressflüssigkeit in ihrer Lage gehalten, ist also unnachgiebig gestützt, anderseits ist aber bei dieser Anordnung keine Brückenkonstruktion mit ihren unangenehmen Begleiterscheinungen notwendig.
Schliesslich wird auf das Eigenpatent Nr. 146030 vom Jahre 1936 hingewiesen, nach welchem die von unten her an die Wehrklappe direkt angreifende Kolbenstange mit einem im Presszylinder beweglichen Kolben kombiniert wird und mit einem unter Druck stehenden Luftpolster in einem ausserhalb des Flussbettes stehenden Winddruckkessel in Verbindung steht, so dass hiedurch ein Ausgleich der Kräfte erreicht werden kann, wie es bei der zuerst beschriebenen Konstruktion mit Gegengewicht der Fall ist, ohne dass eine teure Brückenkonstruktion, also ein Verklausungsobjekt notwendig wird.
Eine ähnliche Kombination liegt nun der neuen Erfindung zugrunde, jedoch mit dem wesentlichen Unterschied, dass der Druckzylinder an der Flusssohle nicht mehr gelenkartig beweglich, sondern durch eine neue Stützungsart der Klappe fest im Unterbau eingebaut werden kann. Dadurch wird sowohl statisch eine wesentlich präzisere Funktion erreicht und der gesamte mechanische Antrieb im Druckzylinder gegen äussere Angriffe vollständig geschützt.
In der Zeichnung ist eine solche Konstruktion skizziert. Eine Stauklappe 1, drehbar um eine horizontale Achse 2, ist durch den Wasserdruck mit der Höhe H belastet und soll durch die Erfindung in jeder Stellung der Stauklappe
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gewichte bleiben.
Die Stauklappe 1, drehbar um die Achse 2 stützt sich auf ein Zwischenhebelsystem, bestehend aus dem Hebel 4 mit der Laufrolle 5, der Welle 3 und einem Hebel 7, wobei die Hebel 4 und 7 nach Fig. 1 und 2 mit der Welle 3 starr verbunden sind, während die Welle in den Punkten 6 des Abschlussgehäuses 12 gelagert ist. Die Verbindung des Hebels 7 mit dem Druckzylinder erfolgt durch ein freies Zwischengelenk 11 über die Kolbenstange 10 zum Kolben 9 im Druckgehäuse 8. Der Teil des Hebelsystemes, Welle 3, Hebel 7, sowie Zwischengelenk 11, Kolbenstange 10 mit Kolben 9 sind mit dem Druckgehäuse 8 durch eine Abschlusshaube 12 vollständig nach aussen abgeschlossen und wird nur der Stummel der Welle 3 durch eine Hochdruckabschlussdichtung 19 der Fig. 2 nach aussen zum Hebel 4 geleitet.
Es können sowohl ein als auch eine Reihe solcher Hebelkonstruktionen 3, 4,7, 11, mit den zugehörigen Druck-
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zylindern 8, 9, 10, 12 angeordnet werden. Die einzelnen Druckzylinder sind mit je einer Niederdruckrohrleitung 13 und einer Hochdruckrohrleitung 14 gekoppelt und führen diese beiden Rohrleitungen 13 und 14 zu der eigentlichen hydraulischen, automatischen Einrichtung, welche sich auch ausserhalb der Wehranlage an irgend einem geeigneten Platze befinden kann. Von der Rohrleitung 13 führt eine Rohrleitung 15 zu den weiteren Abzweigungen 16 und 17, mit je einem Absperrventil versehen, in die Druckzylinder 8 oberhalb und unterhalb des Kolbens 9 ein.
Von der Hochdruckleitung 14 führt je eine Abzweigung 18 mit Absperrventil zu den Druckzylindern 8. Die hydraulisch automatische Ein-
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Manometer 24 mit einem Sicherheitsventil 25.
Der Druckzylinder 20 ist mit der Hochdruckpumpe 21 durch eine Rohrleitung mit Absperrventil 26 verbunden, die Hochdruckpumpe 21 mit dem Ölbehälter 22 mittels Rohrleitungen 27 und 28 mit je einem Absperrventil ober-und unterhalb des Kolbens der Hochdruckpumpe 21.
Ausserdem ist die Hochdruckpumpe 21 mit der Niederdruckleitung 13 durch eine Rohrleitung mit Absperrventil 31, der Druckzylinder 20 durch ein Absperrventil 30 mit der Hochdruckleitung 14 verbunden. Zum Schluss ist noch ein Absperrventil 32 mit der Rohrleitung 29 zwischen der Niederdruckleitung 13 und dem Ölbehälter 22 vorgesehen. Hochdruckpumpe 21, sowie Luftpumpe 23 können sowohl von Hand aus, als auch maschinell bedient werden.
Als Betriebsmittel können Öl, Glyzerin u. dgl. verwendet werden. Im Oberteil des Druckzylinders 20 ist ein Luftpolster 33 vorgesehen, der durch die Luftpumpe 23 auf jeden gewünschten Druck gebracht werden kann. Die Linien a, b und c bedeuten die jeweilige Flüssigkeitshöhe im Druckzylinder 20 auf Grund der anschliessend in der Funktion näher beschriebenen Belastung.
Im Betriebe bleiben die Ventile 17 und 31
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ständig offen, das Ventil 27 normal geschlossen, nur der zwangläufigen Betätigung der Anlage vorbehalten.
Durch diese Anordnung ist die Niederdruckleitung 13 von der Hochdruckleitung 14 getrennt.
Um nun bei stehender Stauklappe, Stellung 1 nach Fig. 1, diese gegen Niedergehen in Pfeilrichtung gegen 11 zu halten, muss durch das Hebelsystem 3, 4,7 von der Klappe 1 der auf die Klappe auftretende Wasserdruck auf die Kolben 9 vermittels der Kolbenstange 10 und dem Zwischengelenk 11 übertragen werden.
Der auf den Kolben 9 wirkende Druck wird nun von der Hochdruckleitung 14 auf den Luftpolster 33 im Druckzylinder 20 übertragen.
Durch entsprechendes Aufpumpen des Luftpolsters 33 vermittels der Hochdruckpumpe 23 kann nun ein vollständiger Druckausgleich er- reicht werden. Dies entspricht der Linie a im Druckzylinder 20. Steigt nun das Stauziel um den Wert-t- H, so wird der auf die Klappe 1 wirkende Wasserdruck grösser und somit auch durch das Übergewicht in Richtung der strichlierten Stellung II bewegt und durch das Hebelsystem 3, 4,7 der Kolben 9 in die strichlierte Lage gebracht. Damit drückt die Flüssigkeit durch die Hochdruckrohrleitung 14 den Flüssigkeitsspiegel im Druckzylinder 20 auf die Linie b.
Sinkt das Stauziel um zb P-H, so wird der Wasserdruck kleiner, und damit auch die Druckwirkung auf den Kolben 9 und im Druckzylinder 20 auf den Luftpolster 33, so dass die Klappe 1 sich wieder in entgegengesetzter Pfeilrichtung von der Lage 11 nach 1 bewegen wird, bis wieder Gleichgewicht hergestellt ist. Durch die richtige Wahl der Hebellängen und Winkel, der richtigen Abmessung der Druckzylinder 8 und 20, der richtigen Einstellung des Luftpolsters, ist es möglich, die Klappe automatisch in jeder beliebigen Lage unter Einhaltung des Stauzieles im Gleichgewicht zu halten.
Soll nun die Stauklappe 1 ohne Rücksicht auf das Stauziel zwangläufig gesenkt werden, so genügt es, das bisher geschlossene Ventil 27 zu öffnen und erfolgt ein langsamer Druckausgleich zwischen Hochdruckleitung 14 und der Niederdruckleitung 13, so dass sich die Kolben 9 und damit auch die Stauklappe 1 in jeder beliebigen Zwischenteilung durch das Schliessen des Ventiles 27 gehalten werden. Durch Betätigung der Hochdruckpumpe 21 wird die Hochdruckleitung 14 wieder unter Überdruck gebracht und somit die Stauklappe 1 wieder in jede beliebige Zwischenstellung bis zur höchsten Stellung ge- , hoben. Die Ventile 16, 17, 18, 26, 28, 30, 31 und 32 werden nur dann betätigt, wenn ein Bestandteil der Anlage durchgesehen werden soll, ohne dass hiebei der Betrieb gestört wird. Eine andere Funktion haben diese Ventile nicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydraulisch automatische Druckzylinderregulierung, dadurch gekennzeichnet, dass die
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stange (10) auf den im Druckzylinder (8) eingebauten Kolben drückt und durch den Luftpolster (33) des Druckzylinders (20) über die Rohrleitung (13) und (14) in jeder Lage im Gleichgewicht gehalten wird.