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Sektorähnlicher Wasserbauverschlusskorper
Die Erfindung bezieht sich auf einen sektorähnlichen Wasserbauverschlusskörper mit einer an der oberwasserseitigen Schwelle um eine Drehachse schwenkbar gelagerten Stauwand.
Beim bisher bekannten Sektorwehr üblicher Bauart ist die Drehachse unterwasserseitig der Stauwand gegenüberliegend angeordnet. Der Verschlusskörper besteht zumeist aus einer im Querschnitt um die Dreh- achse kreisförmig gekrümmten Stauwand und einer daran angeschlossenen Leitwand, die gerade oder gekrümmt sein kann. Unter dem Sektor befindet sich eine Kammer, in welcher der Wasserdruck, zweck- mässig vom Oberwasser her, mittels regulierbaren oder automatischen Steuerorganen geregelt wird. Mit Hilfe dieses inneren Wasserdruckes kann jede gewünschte Staulage des Verschlusses gewährleistet werden.
Mit Hilfe von eingebauten Hohl- oder Ballasträumen kann eine Feinregulierung erreicht werden. Diese Sektoren eignen sich besonders gut als Verschlüsse für Niederdruckanlagen.
Die Sektoren haben den Vorteil, dass sie im Gegensatz zu anderen bekannten Verschlussorganen, wie Segmente, Doppelhakenschützen usw., keine mechanischen Antriebe benötigen. Besonders bei Kronenverschlüssen, z. B. Hochwasserentlastungen bei Dammbauten, wird wegen der geringen Pfeilerhöhe der Wehraufbauten ein hydraulisch gesteuerter Verschluss bevorzugt. Der Sektor in der angeführten bekannten Bauweise kommt jedoch als Kronenverschluss deswegen fast nie zur Ausführung, weil er rein geometrisch nicht in der Lage ist, die geforderte Stauhöhe zu erreichen.
In der Folge hat sich daher das bekannte Trommelwehr als Kronenverschluss bewährt ; dieses wird an der Oberwasserseite gelenkig gelagert. Da bei einem Sektor mit oberwasserseitiger Drehachse in der Innenkammer kein aufrichtendes Moment entstehen kann, weil nämlich die Resultierende des Wasserdruckes auf die hreisfömig gekrümmte Rückwand genau durch die Drehachse geht und der innere Wasserdruck auf die Innenseite der Stauwand vom äusseren Staudruck aufgehoben wird, hat man beim Trommelwehr eine untere dritte Wand eingebaut ; im Verein mit zwei seitlich angeordneten Endscheiben entsteht ein allseits geschlossener Schwimmkörper, der schon bei sehr kleinem Innendruck aufgerichtet werden kann.
Da es im ungünstigsten Belastungsfall möglich ist, dass der Innenwasserdruck dem äusseren gleich wird, muss wegen des dadurch zu gross werdenden Auftriebes zur Begrenzung der Staustellung ein kräftiger Anschlag an der unterwasserseitigen Schwelle angebracht werden.
Ziel der Erfindung ist es, einen Verschlusskörper zu schaffen, bei dem der Unterschied zwischen dem maximal möglichen und dem notwendigen Auftriebsmoment auf ein noch betriebssicheres Minimum eingeschränkt wird.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die von der Schwelle in Staustellung sich nach aufwärts erstreckende Stauwand an einem von der Drehachse entfernt liegenden Teil mit einer unterwasserseitigen Wand verbunden ist, deren Querschnitt, der vorzugsweise als gerader und bzw. oder gekrümmter, gegen die Drehachse gebrochener Linienzug geformt ist, zur Gänze innerhalb bzw. teilweise innerhalb und teilweise auf einem Kreis liegt, der mit der Drehachse als Mittelpunkt durch den in Staustellung die unterwasserseitige Endkante dieser Wand bildenden Punkt geht. In diesem Falle ist an der in Staustellung unterwasserseitigen Endkante, dieser Wand eine Dichtung angeordnet, die mit einer im Querschnitt um die Drehachse kreisförmig gekrümmten Dichtungswand des den Verschlusskörper tragenden Unterbaues zusammenarbeitet.
Bei einer bevorzugten-Ausführungsform weist der Verschlusskörper jedoch überderunterwasserseitigen Wand eine im Querschnitt um die Drehachse kreisförmig gekrümmte Dichtungswand auf, die mit einer an dem den Verschlusskörper tragenden Unterbau angeordneten Dichtung zusammenarbeitet. Zweckmä-
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Big ist dann der zwischen der unterwasserseitigen Wand und der Dichtungswand gebildete Raum durch seitliche Endwände als Schwimmkörper abgeschlossen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung, in der vier bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verschlusskörpers dargestellt sind, u. zw. in den Fig. l - 3 in Querschnitten durch drei verschiedene Ausbildungen und in den Fig. 4 und 5 in Horizontalschnitten nach der Linie IV-IV der Fig. 3 durch zwei besondere Ausführungen nach dieser Figur.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Verschlusskörper, z. B. bei der Hochwasserentlastungsanlage einer Staumauer, in dem die Drehachse bildenden Lagergelenk 1 der oberwasserseitigen Schwelle schwenkbar gelagert. Er besteht aus der an das Lagergelenk 1 anschliessenden Stauwand 2 und einer unter- wasserseitig. en Wand aus zwei zueinander abgewinkelten und hier beispielsweise in sich geraden Teilwänden 3 und 4 sowie dem das gesamte Tragwerk verbindenden Zugband 5. Die unterwasserseitige Wand 3,4 ist dabei an dem oberen Ende der Teilwand 3 mit dem zur Drehachse entfernt liegenden Teil der Stauwand 2 verbunden.
Der Verschlusskörper besitzt die oberwasserseitige Längsdichtung 6, die unterwasserseitige Längsdichtung 7, die an der unterwasserseitigen Endkante der Teilwand 4 des in Staustellung gezeichneten Verschlusskörpers angeordnet ist, und die gegen die Pfeilwände 14 der Durchflussöffnung abschliessenden Seitendichtungen 8 und 9.
Unter dem Verschlusskörper ist in der Krone 10 der Staumauer die Innenkammer 11 vorgesehen, in die der Verschluss unter Drehung um die Achse 1 abgesenkt werden kann. In der Kammer 11 ist eine gekrümmte Dichtungsfläche 12 so eingebaut, dass sie im Querschnitt einen Kreisbogen um die Drehachse 1 bildet.
Der durch die unterwasserseitige Dichtung 7 eingezeichnete Kreisbogen 18 mit dem Mittelpunkt in der Drehachse 1 bildet mit den rückwärtigen Wänden 3 und 4 und dem oberen Teil der vorderen Stauwand 2 in der abgesenkten Lage des Verschlusskörpers gegenüber der bisher bekannten Bauart einen wasserverdrängenden Raum 13, der so gross ist, dass das aufrichtende Moment, das sich aus der resultierenden Kraft der auf die Wände 2,3 und 4 des Verschlusskörpers wirkenden Wasserdrücke, multipliziert mit dem Hebelarm um die Drehachse 1, ergibt, den für die Aufrichtung des Verschlusskörpers erforderlichen Kleinstwert erreicht.
Bei dieser Ausführungsform des Verschlusskörpers bildet die unterwasserseitige Wand 3,4 einen aus zwei geraden Linien bestehenden Linienzug, der gegen die Drehachse 1 unter offenem Winkel gebrochen ist. Gegenüber der bekannten Bauart ist hier also eine abgewinkelte, auskragende Teilwand 4 vorgesehen, deren Länge sich aus der notwendigen Grösse des aufrichtenden Momentes bestimmt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist, um gleiche Dichtungsverhältnisse wie beim bekannten Trommelwehr zu erreichen, die kreisförmig gekrümmte Dichtungsfläche 12 nicht wie in Fig. l in der Kammer
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Wand 3,4 an der Stelle, die in Fig. 1 durch den Kreisbogen 18 veranschaulicht ist. Die unterwasserseitige Längsdichtung 7 ist daher hier an der unterwasserseitigen Schwelle der Mauerkrone 10 angebracht. Die Seitendichtung 9 ist dagegen von der Dichtungswand 12 getragen und dichtet gegen die Pfeilerwände 14.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die innere unterwasserseitige Teilwand 3 im Querschnitt um die Drehachse 1 kreisförmig gekrümmt und durch Füllstäbe 16 mit der Dichtungswand 12 zu einem gemeinsamen Tragwerk verbunden. Es können hiezu auch an Stelle der Füllstäbe Vällwandscheiben verwendet werden.
Der wasserverdrängende, von den Wänden 2,3, 4 und 12 eingeschlossene Raum 13 wird durch zusätzliche Anbringung von seitlichen Endwänden 15 (Fig. 4) zu einem Hohlraum und wirkt dadurch als Schwimmkörper. Fig. 4 zeigt die Ausführung des wasserverdrängenden Raumes 13 mit den beiden Endscheiben 15 als ein über die ganze Wehrbreite durchgehender Schwimmkörper, während Fig. 5 dieselbe Ausführung mit unterteilten Hohlräumen 13 veranschaulicht, die durch den Einbau von weiteren Zwischenwänden 17 ermöglicht werden, so dass mehrere Teilschwimmerkörper gebildet sind.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 bildet die unterwasserseitige Wand des Verschlusskörpers einen ebenfalls zur Drehachse gebrochenen Linienzug, der jedoch hier aus einem Kreisbogen und einer Geraden besteht. Es wäre natürlich auch möglich, dass ein solcher Linienzug aus mehr als zwei Linien, gewünschten : : falls auch ausschliesslich aus gekrümmten Linien besteht.
Dabei kann natürlich auch ein Teil der unterwasserseitigen Wand auf dem Kreisbogen 18 liegen, wenn sich nur ein anderer Teil dieser Wand innerhalb desselben befindet, um dadurch das erforderliche aufrichtende Moment zu erzeugen.
DieSteuerung derBewegung dieser Verschlusskörper erfolgt in üblicher Weise zweckmässig durch eine vom Oberwasser in die Kammer 11 mündende, mit einem Regelorgan gesteuerte Leitung, so dass die den Sektoren innewohnenden Vorteile auch hier voll ausnützbar sind.
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Darüber hinaus zeichnet sich der erfindungsgemässe Verschlusskörper noch dadurch aus, dass er durch den Wegfall einer dritten Wand sowie der beiden seitlichen Endwände bzw. der wesentlichen Verkleinerung derselben gegenüber den Trommelwehren gewichts- und materialsparender ausgebildet werden kann, und dass sich ferner die bei Trommelwehren bisher erforderliche, hohen Kräften ausgesetzte Ausbildung des Anschlages an der unterwasserseitigen Schwelle zur Begrenzung der Aufwärtsbewegung des Verschlusskörpers in Staustellung erheblich reduziert, denn die dort aufzunehmenden Kräfte betragen nur mehr Bruchteile ihrer bisherigen Grössenordnung. Der Schwimmkörper ist also im Gegensatz zum Trommelwehr auf das wirtschaftlichste Mass eingeschränkt.
Im Rahmen der Erfindung sind natürlich zahlreiche Abänderungen an den beschriebenen Ausführungbeispielen möglich. Die Verwendung der erfindungsgemässen Verschlusskörper kann für verschiedene Aufgaben im Wasserbau erfolgen.
PA TENT ANSPRÜCHE :
1. Sektorähnlicher Wasserbauverschlusskörper mit einer an der oberwasserseitigen Schwelle um eine Drehachse schwenkbar gelagerten Stauwand, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Schwelle in Staustellung sich nach aufwärts erstreckende Stauwand (2) an einem von der Drehachse (1) entfernt liegenden Teil mit einer unterwasserseitigen Wand (3,4) verbunden ist, deren Querschnitt, der vorzugsweise als gerader und bzw. oder gekrümmter, gegen die Drehachse gebrochener Linienzug geformt ist, zur Gänze innerhalb bzw. teilweise innerhalb und teilweise auf einem Kreis (18) liegt, der mit der Drehachse als Mittelpunkt durch den in Staustellung die unterwasserseitige Endkante dieser Wand bildenden Punkt geht.